8 月 3 日消息，太陽(yáng)系最小的行星中可能隱藏著一個(gè)巨大的秘密。科學(xué)家們利用 NASA 信使號(hào)（MESSENGER）探測(cè)器獲得的數(shù)據(jù)推斷，水星地殼下面可能隱藏著一層厚度達(dá) 10 英里（備注：約 16.09 公里）的鉆石 / 金剛石層，相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在《自然：通訊》雜志上。

實(shí)際上，水星的種種特征一直令科學(xué)家們感到十分困惑，因?yàn)樗鼡碛性S多與其他太陽(yáng)系行星不同的特性，例如表面的黑暗、異常致密的核心，以及詭異提前結(jié)束的水星火山活動(dòng)期。

為了更好地探測(cè)水星，NASA 于 2004 年 8 月發(fā)射了首個(gè)環(huán)繞水星運(yùn)行的探測(cè)器 —— 信使號(hào)。該任務(wù)已于 2015 年結(jié)束，它成功繪制出了整個(gè)水星微型世界的地圖，并在水星極地陰影處發(fā)現(xiàn)了大量的水冰，還收集到了有關(guān)水星地質(zhì)和磁場(chǎng)的重要數(shù)據(jù)。

當(dāng)然，水星也存在大量謎團(tuán)，其中之一便是水星表面存在的石墨斑塊（一種碳的同素異形體）。科學(xué)家們推測(cè)，在水星的早期歷史中曾經(jīng)擁有一個(gè)富含碳的巖漿海，而這些巖漿可能漂浮到表面，從而形成這種斑塊、賦予水星暗色調(diào)表明。

同樣的過(guò)程也可能導(dǎo)致水星地表下方形成一種富含碳的地幔。他們發(fā)現(xiàn)這顆星球的地幔比之前認(rèn)為的要厚。這項(xiàng)研究背后的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這層地幔并不是之前推測(cè)的石墨烯，而是另一種更珍貴的碳同素異形體 —— 金剛石。

團(tuán)隊(duì)成員之一，魯汶大學(xué)的副教授奧利維爾?納穆?tīng)?(Olivier Namur) 表示：“我們根據(jù)地幔-核心邊界的新壓力估計(jì)值，以及水星是富碳行星的認(rèn)知，計(jì)算出在地幔和核心界面形成的含碳礦物應(yīng)該是金剛石，而不是石墨。我們的研究使用了美國(guó)宇航局信使號(hào)探測(cè)器收集的地球物理數(shù)據(jù)。”

“我們認(rèn)為金剛石可能通過(guò)兩種過(guò)程形成。第一種是巖漿海的結(jié)晶，但這個(gè)過(guò)程可能只在核心 / 地幔界面形成一層非常薄的金剛石層，”納穆?tīng)柦忉尩溃捌浯危彩亲钪匾模撬墙饘俸说慕Y(jié)晶。”

納穆?tīng)柋硎荆?dāng)水星在剛形成（約 45 億年前）時(shí)，該行星的核心完全呈現(xiàn)為液態(tài)，并隨著時(shí)間的推移逐漸結(jié)晶化。目前尚不清楚內(nèi)核中形成的固態(tài)相的確切性質(zhì)，但研究小組認(rèn)為這些相應(yīng)該是低碳或“貧碳”的。

他還提到：“結(jié)晶前的液體核心含有一些碳，因此結(jié)晶會(huì)導(dǎo)致殘余熔融物中的碳富集。在某個(gè)時(shí)刻，達(dá)到溶解度閾值，這意味著液體無(wú)法溶解更多的碳，然后金剛石就形成了。”

按照他的想法，金剛石密度不如金屬高。這意味著在此過(guò)程中，它會(huì)漂浮到核心頂部，停留在水星核心和地幔的邊界處。這將導(dǎo)致形成大約 1 公里厚的金剛石層，然后隨著時(shí)間的推移繼續(xù)增長(zhǎng)。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)可能有助于揭開(kāi)這一太陽(yáng)系最小行星的其他謎團(tuán)，包括為什么它的火山活動(dòng)期在大約 35 億年前就突然結(jié)束。

“我對(duì)水星演化的一個(gè)主要問(wèn)題是，為什么主要的火山活動(dòng)期只持續(xù)了幾億年，遠(yuǎn)短于其他巖石行星。這意味著這顆行星冷卻得非常快，”納穆?tīng)栒f(shuō)，“這部分與行星的尺寸較小有關(guān)，但我們現(xiàn)在正與物理學(xué)家合作，試圖了解金剛石層是否可能有助于非常快速地散熱，從而導(dǎo)致火山活動(dòng)非常早地結(jié)束。”

納穆?tīng)柋硎荆搱F(tuán)隊(duì)的下一步將是研究金剛石層在地幔 / 核心邊界處的熱效應(yīng)。這項(xiàng)研究可以得到繼任信使號(hào)的探測(cè)器數(shù)據(jù)的支持。

“我們也迫不及待地等待貝皮科倫坡號(hào)在 2026 年收集到的第一批數(shù)據(jù)，以完善我們對(duì)水星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化的理解，”納穆?tīng)柨偨Y(jié)道。

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