像水星这样密度大的金属行星在宇宙中可能是罕见的,今天宇宙中的水星,金属行星对我们的太阳,某种情况在极端的考验。白天比往年长,在任何时刻水星的太阳照射一面都是灼热的,而黑暗的一面却是冰冷的。它也是我们太阳系中最不了解的行星之一。尽管它是地球、金星和火星这样的地球即岩石行星,但它的铁岩石比其他的行星要高得多。数十年来,最广为接受的理论是水星在过去经历了巨大突变,导致了其自身摆脱了大部分的岩石地幔。然而,根据苏黎世大学理论天体物理学和宇宙学中心的科学家小组的一项新研究,水星的神秘本性实际上可能是与巨型物体发生多次碰撞的结果。
为了他们的研究,标题为水星由巨大的撞击形成小组领导爱丽丝洲和她的同事考虑了为什么和铁岩石比水星有如此之大的密度。最后,他们考虑了所有可能的情况,以确定哪一个是最有可能的。为了打破这种情况,水星对天文学家来说仍然是个谜,因为它的金属比它的邻居都多。与地球、金星和火星很像,水星是地行星,这意味着它是由硅酸盐矿物和金属组成的,它们被区分成铁芯和硅酸盐地幔和地壳。但与太阳系其他岩石行星不同的是,铁构成了一个不成比例的庞大的地球数量。水星的内部结构1.地壳:–公里厚2。地幔:公里厚3。核心:半径公里。
NASA喷气推进实验室不仅汞的核心有更高的铁含量,任何其他主要行星在太阳系,但根据其密度和体积,地质学家估计,水星的核心占其体积约42%，比地球的17%大太多。原因还不清楚,但许多理论多年来一直在进步。这些理论可以分为两类:无论是水星从一开始就存在大铁芯,在太阳星云圆盘。接近太阳一些可能更有效地分离金属和岩石，由于其不同的凝结温度,或导电性质,或它们在阻力和重力之间的平衡,这将使得更多的金属向内而岩石向外。水星将会在金属更多的位置形成。或它形成了一个核心类似的质量比其他地球行星,但失去了部分地幔在其后期阶段的形成,如在巨大的影响，水分和地幔将会被太阳风吹走。第二种可能性是,水星由于蒸发或巨大的撞击而失去了大部分地幔,这仍然是科学界最普遍接受的。
在此基础上,洲和她的同事们研究了标准碰撞参数，撞击速度、质量比、撞击参数,并考虑了撞击器的可能组成,以及事后汞的冷却如何发挥作用。科学家的看法,使航天器绕着最里面的行星水星。NASA的目的是要确定水星的组成有一个重大的影响组成,或许多较小的结果。虽然这两种可能性是罕见的,并需要一套独特的环境,洲和她的同事们确定,无论任何情况下,可以解释水星的特殊性质。她解释说,他们的结论归结为五点:一个巨大的撞击或撞击和运行的影响需要一个高度调谐的冲击参数和速度,以重现汞的质量和铁质量分数。在命中和运行的场景中,可能存在较大的参数空间。撞击器的成分影响最终的质量和后撞击铁的分布。
目标的预撞击状态会影响最终的质量。多碰撞方案避开了几何参数的微调,但受到时间和汞表面挥发大原因的限制。通过巨大的撞击形成汞是可行的,但难度很大。简而言之,他们发现,这两种情况都可能说明汞的高铁对岩石的定量,但它们发生的几率并不大。根据洲的数据,这项支持是因为发现了很少的汞模拟外行星。在这方面,任何导致水星成为它的方式可能是一个相对罕见的事件,就恒星系统的演化而言。美国宇航局洲说我们不是第一个提出巨大的影响解释水星的大型铁芯,但确认我们需要相当具体的条件。
看来,形成汞是困难的。从另一个意义上说,这是令人欣慰的,因为我们没有观察到许多类似于汞成分的外行星。此外,即使这是一个罕见的事件,只需要一个影响。洲补充道从这个意义上说,巨大的影响可以被视为幸运的事件,并提醒人们如何混乱的行星系统。这些类型的碰撞不仅对行星的特性产生深远的影响(例如,地球月亮系统被认为是巨大撞击的结果),但基于外行星调查,这种情况似乎也相当少见。也许我们的太阳系在几个方面是独一无二的,其中包括生命的出现和巨大影响的存在,从根本上改变了其它的几个行星。再一次,我们真的只开始在地球外行星发现,将来我们可能会发现许多像水星一样的行星。