这张色彩丰富的水星图是由“信使号”航天器拍摄的光谱数据组合而成，突出了行星表面的各种矿物质。（资料来源：NASA/约翰·霍普金斯大学应用物理实验室/华盛顿卡内基学会） 新数据让关于水星形成我们之前的理论陷入混乱。科学家们早就知道水星的内部有些奇怪。该行星的体积有 60% 是核心。地球只有 15-17% 是核心。水星的地壳和地幔加起来只有约 250 英里深，而其半径为 1500 英里——仅地球的地幔就有 1800 英里厚。现在，发表在《地球与行星科学通讯》上的一项新研究，通过分析美国宇航局水星探测器“信使号”的数据，对我们离太阳最近的行星得出了新的结论。该行星的地壳密度可能比我们预想的高出 25%——这可能会让水星的形成过程变得更加扑朔迷离。
巨型撞击
一种比较流行的理论是，水星曾经是一颗更大的行星，但被早期太阳系的天体撞击，使其表面熔化，剥离了大部分岩石。剩余的部分重新凝聚成了我们今天看到的这颗致密的行星。事实上，地球的内核心和水星的核心半径大致相同。也许，它曾经和金星或地球一样大，而不是一开始就和木星的卫星差不多大。我们已经知道，我们太阳系曾经的行星比现在多——最近的证据来自一颗起源于这些“失落世界”的陨石发现。此外，人们普遍认为，月球是在一颗名为忒伊亚的原行星与早期地球碰撞时形成的。几年前，研究人员甚至进行了一项模拟，结果表明，是的，水星可能是由一系列围绕太阳近距离运行的现已失落的行星碰撞形成的。亚利桑那大学行星科学家、论文合著者迈克尔·索里（Michael Sori）说：“在行星科学界，用如此巨大的撞击来解决一切问题，有点像个笑话。”事实上，索里并不相信，他提出了另一种假说：也许水星一直就是这样。“我认为大家普遍认为月球是由巨型撞击形成的，”索里说。“但我不知道大家对水星是否也有同样的共识。”
天生狂野
在形成方式上，月球和水星似乎有些奇怪地相似。然而，它们的地壳却截然不同。索里通过获取水星的地形图并加入密度图来深入研究这个问题。这大致给出了陆地地貌所包含的实际质量，以及一种看待地壳的新方法。通过了解实际地貌并绘制其密度图，索里终于对水星地壳所含的质量有了一个大概的了解。总而言之，它占行星质量的 7%——而且涉及的许多材料似乎与我们认为的水星地幔的成分相似。他说，它也只有 16 英里深，相当薄。“如果你在行星上有一座山，那就是额外的质量，你必须通过移除内部的质量来平衡，而你就是通过将质量转移到地壳来实现的，”索里说。这种运动造就了充满活力的地壳和地幔，甚至可能引发了当前地质活动的可能性。事实上，如果地幔物质被转移到地壳，这就很好地暗示了过去或现在的火山活动——这与巨型撞击理论不符。通过更仔细地查看撞击盆地，索里确定它们与一颗失去了过去一半以上地幔的行星完全不符。地表也富含挥发物。挥发物是有机化合物或其他低沸点的化学物质，如水，它们本应在大规模的撞击事件中被消除，但却存在于水星的两极地区和地表的某些区域。这可能意味着水星也保留了一些原始物质。“我们在‘信使号’数据中发现的化学证据是水星地壳中钍与钾的比例，”美国国家航空航天博物馆高级科学家、研究水星但未参与索里研究的汤姆·沃特斯（Tom Watters）说。“这个比例与其他类地行星相似，而且由于钾是一种挥发性元素，如果一次与年轻、较大的水星发生的非常剧烈的碰撞蒸发了大部分原始地幔和地壳，它和其他发现的挥发性元素就会丢失。现在，一次能量较小的碰撞或多次碰撞可能会是另一种情况。”所以，这又增添了不支持大规模碰撞的证据。但为什么核心那么大呢？论文称，水星上的岩石很致密——比铝还要硬。如果水星从一开始就是一颗奇怪的行星呢？“它一定是由比其他四颗类地天体更富含铁的物质形成的，”索里说，他指的是其他三颗类地行星（金星、地球、火星）和月球。索里无法推测这些物质可能来自哪里。但如果水星最初是由富含铁的物质组成的，它可能形成了一个巨大的铁核——剩余的矿物质会分离成地幔。虽然其他类地行星中有大量的富含铁的物质，但形成水星的物质可能主要富含铁，并且可能形成于原始太阳系中比其他内行星不同的区域。沃特斯认为，太阳还是原恒星时围绕着它的气体包层，在水星形成的地方可能具有更高的铁含量。索里谨慎地指出，“信使号”是第一艘绕水星飞行的航天器，由于其不寻常的椭圆形轨道，它只深入了解了该行星的北半球。所以他目前的发现只适用于北部一半。欧洲空间局即将进行的“贝皮·科伦坡”任务可能会提供更多关于南部一半成分和密度的答案。但就目前而言，索里的发现使情况更加复杂。也许它从未更大——也许它一直就是这么大的，这加深了这颗离太阳最近的行星的谜团。
