北京時(shí)間 7 月 7 日消息，為什么水星存在一個(gè)較大的鐵核？目前，美國(guó)馬里蘭大學(xué)最新研究表明，與太陽(yáng)磁場(chǎng)的接近程度，決定了行星的內(nèi)部構(gòu)成，這或許能揭曉水星鐵核的存在謎團(tuán)。
該研究反駁了關(guān)于水星有一個(gè)較大內(nèi)核的普遍性假設(shè)，該內(nèi)核大小是相對(duì)于地幔（行星核心與地殼之間的層）。幾十年以來(lái)，科學(xué)家一直認(rèn)為，在太陽(yáng)系形成過(guò)程中，水星和其他天體的“肇事逃逸”碰撞吹散了水星大部分巖石地幔，最終留下內(nèi)部巨大密集的金屬核，但最新研究表明，碰撞并非罪魁禍?zhǔn)祝翘?yáng)磁場(chǎng)。
最新研究表明，在太陽(yáng)系內(nèi)行星形成之后，太陽(yáng)磁場(chǎng)逐漸將鐵元素吸引到太陽(yáng)系中心區(qū)域，這就解釋了為什么距離太陽(yáng)最近的水星比地球、火星等其他巖石行星的外層擁有體積更大、密度更大的鐵核。
馬里蘭大學(xué)地質(zhì)學(xué)教授威廉?麥克唐納和日本東北大學(xué) Takashi Yoshizaki 建立了一個(gè)模型，顯示了巖石行星內(nèi)核的密度、質(zhì)量和鐵含量受其與太陽(yáng)磁場(chǎng)距離的影響，描述該模型的論文報(bào)告于 7 月 2 日發(fā)表在《地球與行星科學(xué)進(jìn)展》雜志上。
麥克唐納說(shuō)：“太陽(yáng)系最內(nèi)側(cè)的 4 顆行星 —— 水星、金星、地球和火星，是由不同比例的金屬和巖石組成，隨著行星距離太陽(yáng)越來(lái)越遠(yuǎn)，其地核中的金屬含量也會(huì)下降，這是一個(gè)梯度變化，通過(guò)展示太陽(yáng)系早期形成階段原始材料的分布受太陽(yáng)磁場(chǎng)控制，我們的研究報(bào)告解釋了該過(guò)程是如何發(fā)生的?！?/p>
之前麥克唐納開發(fā)了一個(gè)地球成分模型，這是行星科學(xué)家用來(lái)確定系外行星成分的常用模型。他的最新模型顯示，在太陽(yáng)系早期形成過(guò)程中，年輕的太陽(yáng)被灰塵氣體渦流云環(huán)繞，鐵顆粒被太陽(yáng)磁場(chǎng)吸引到太陽(yáng)系中心區(qū)域。當(dāng)太陽(yáng)系行星從灰塵氣體渦流云中誕生時(shí)，距離太陽(yáng)較近的行星核心吸收的鐵元素，將比距離太陽(yáng)較遠(yuǎn)的行星吸收的鐵元素更多。
研究人員發(fā)現(xiàn)巖石行星內(nèi)核中鐵的密度和比例與行星形成過(guò)程中環(huán)繞太陽(yáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，他們的最新研究表明，在未來(lái)試圖描述巖石行星（包括太陽(yáng)系外行星）的構(gòu)成時(shí)，應(yīng)該考慮到磁場(chǎng)因素。
行星內(nèi)核成分對(duì)于維持生命的可能性是非常重要的，例如：地球熔化的鐵芯形成一個(gè)磁層，保護(hù)地球免遭致癌宇宙射線的傷害。地核包含著地球絕大多數(shù)的磷，磷是維持碳基生命的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
利用現(xiàn)有的行星形成模型，麥克唐納確定了氣體和塵埃在太陽(yáng)系形成過(guò)程中被吸入太陽(yáng)系中心的速度，他將太陽(yáng)形成時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)考慮在內(nèi)，并計(jì)算出磁場(chǎng)是如何吸引鐵穿過(guò)塵埃和氣體云。
當(dāng)太陽(yáng)系早期開始冷卻，未被吸入太陽(yáng)系中心的灰塵和氣體開始聚集在一起，距離太陽(yáng)更近的灰塵氣體暴露在更強(qiáng)的磁場(chǎng)作用下，因此比距離太陽(yáng)更遙遠(yuǎn)的灰塵氣體含有更多的鐵。當(dāng)這些灰塵氣體合并冷卻成旋轉(zhuǎn)行星時(shí)，引力將鐵吸進(jìn)它們的核心。
當(dāng)麥克唐納將該模型納入行星形成的計(jì)算之中，揭示了金屬含量和密度的梯度，這與科學(xué)家對(duì)太陽(yáng)系行星的了解完全相符。水星的金屬內(nèi)核約占其質(zhì)量的四分之三，地球和金星的內(nèi)核只有其質(zhì)量的三分之一左右，而火星的內(nèi)核僅占其質(zhì)量的四分之一左右。
磁性在行星形成過(guò)程中起到的作用這一最新認(rèn)知，對(duì)于系外行星探索研究帶來(lái)了麻煩，因?yàn)槠窨茖W(xué)家沒有方法從地球角度觀測(cè)研究恒星的磁性?？茖W(xué)家依據(jù)太陽(yáng)輻射的光譜推斷出一顆系外行星的成分，一顆恒星中不同元素會(huì)釋放不同波長(zhǎng)輻射，所以通過(guò)測(cè)量這些波長(zhǎng)，我們就能知道該恒星及其周圍行星的構(gòu)成成分。
麥克唐納說(shuō)：“一顆恒星的組成是這樣，所以它周圍的行星一定也會(huì)是這樣，依據(jù)太陽(yáng)早期的磁性，太陽(yáng)系內(nèi)每顆行星都不同程度地含有鐵?！?/p>
這項(xiàng)工作的下一步是讓科學(xué)家找到另一個(gè)類似太陽(yáng)系的行星系統(tǒng) —— 由巖石行星組成、距離恒星較遠(yuǎn)的行星系統(tǒng)。如果這些系外行星的密度隨著它們從太陽(yáng)向外輻射而下降，就像我們的太陽(yáng)系一樣，那么研究人員就可以證實(shí)這個(gè)新理論，并推斷恒星磁場(chǎng)影響了行星形成。
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