自然-地学:科学家新研究揭水星形成之谜 斜撞剥地幔大铁核

顾汉现

作者：Erik Asphaug 来源：《自然—地学》

发布时间：2014-7-21 14:58:35

科学家新研究揭晓水星形成之谜



水星形成于数十亿年的“宇宙车祸”之中

科学家最新研究揭晓水星的形成之谜，数十亿年前“肇事逃逸”碰撞事件导致水星形成。

据国外媒体报道，研究人员指出，一颗类似地球体积的星球倾斜角度与水星原行星发生碰撞，并剥离了这颗原行星岩石地幔的多数物质，这将解释为什么这颗微型、太阳烘烤的星球现今拥有一个巨大的铁核。

科学家认为，水星内核占总质量的60%，相比之下，地球、金星、火星，以及其它太阳系岩石行星内核仅占总质量的30%。在美国宇航局“信使号”探测器2011年3月进入水星轨道之前，许多科学家假设一次重大碰撞事件爆炸剥离了该星球的地幔层，如果这一假设属实，那么水星地壳层将缺少轻元素。

“信使号”研究小组成员帕特里克-佩普罗维斯基(Patrick Peplowski)说：“当信使号探测器抵达水星轨道，我们发现水星富含大量中度挥发元素，例如：钾和硫磺。从那以后，我们还观测到一些高浓度物质，例如：钠和氯，之前曾认为这些物质是水星的缺少资源。”

这将留下了一些谜团，为何该行星拥有巨大铁核，并且富含中度挥发性轻元素？科学家推测可能发生过天体猛烈碰撞，碰撞时间是45亿年前水星原行星形成不久。

在这项最新研究中，美国亚利桑那州大学艾瑞克-阿斯帕(Erik Asphaug)和同事安德里亚斯-雷尤弗尔(Andreas Reufer)设计了一个计算机模型，显示太阳系早期存在许多“肇事逃逸”碰撞事件。并非是较小天体组合形成一个较大天体，而是一些卫星和行星等级的岩石天体彼此碰撞，有时碰撞导致天体脱离运行轨道，碰撞天体与残骸物质合并形成一颗行星。

像这样的碰撞可能形成水星和火星，至少形成一些体积较大的小行星，例如：灶神星和灵神星。目前，这项最新研究报告发表在7月6日出版的《自然—地球科学》杂志上。“肇事逃逸”模型假定碰撞天体存在着更多的挥发成份，在经历反复碰撞事件之后，挥发物质将由被碰撞天体表面物质所替代，这种额外碰撞事件将剥离更多的地幔成份。

雷尤弗尔说：“如果你观察两个天体之间的碰撞，碰撞者天体发生的变化更显著。我们试着将这一理论应用于水星，如果水星是碰撞者天体，将会出现怎样的情况呢？”

模型运行结果表明，当一颗质量是现今水星4.5倍的碰撞者天体(水星原行星)以34度角度、3倍相互逃逸速度，碰撞一颗0.85倍地球质量的行星，将形成类似水星的行星。更重要的是通过模型还显示，目标天体和碰撞者天体当它们“分道扬镳”时将开始再加积物质过程。碰撞天体表面绝大多数轻元素将落到目标天体，最终碰撞天体的金属含量将大于之前，但表面仍存在着大量挥发性轻元素。（悠悠）

http://www.nature.com/ngeo/journal/v7/n8/full/ngeo2189.html