科普驿站 第七十五期
难度:A2
讲师:水镜
各位朋友们:
大家好!
本周的科普驿站又是由我这个萌新来带给大家。众所周知,我是耀星第一萌新(不接受反驳)。
那么在开始之前,我照例要讲一大堆废话。我们都知道水星,也知道水星上并不是想象中的全都是水,但是你知道水星到底是什么样子吗,它的内部结构是怎样的,它和地球有什么地方相似吗?
另外,其实水星是有水的。好了,废话结束,我们进入正题。
首先我们先来认识一下水星的外部环境。水星是离太阳最近的行星(废话),它的自传周期是59天,公转周期是88天(约合数据),它没有卫星,反倒有很多小天体围着它转,也有很多小天体总是撞到它的表面,以至于它的表面坑坑洼洼。
那么水星为什么会是现在这种样子呢?有人知道吗?如果不知道,那么别急,我们再继续深入地对其进行了解。
我现在来讲一下水星的结构与形成过程。我们都知道,水星是一颗类地行星,它的结构其实和地球十分相似,也是分三层,一颗高温流体核,一层地幔,一层地壳。而据研究发现,水星的内核极其地大,或者说流体核内的那个铁镍核十分地大,流体核的质量甚至可以占到水星总质量的三分之二。有人说水星的内核其实就是像木星这种气态行星的内核,质量极大而且就是纯固体。emmm………..,我想问,木星光铁质内核的质量就几倍大于地球总质量了,而且水星是固态铁核的话,那它的磁场是哪来的呢?地磁场形成原理详情可见我往期科普。
除此之外,水星的地幔是很薄的一层,因为内核占大部分质量,剩下的,就都是地壳了。我们知道水星的密度很大,只略低于地球,那么按照早期行星的形成规律,水星不应该是现在这种情况啊,大家在看到水星的结构的时候想必也有和我一样的疑问,对吧?其实按照行星的形成规律,水星应当是十分接近地球的结构,质量也应当是现在水星的两倍还多,于是学界对此有多种推测,最为学界认可的是碰撞说。在我往期的科普里有讲过在太阳系形成之初时,宇宙环境是极其混乱的,各种星子小天体之间互相碰撞,也就是大碰撞时期。碰撞说猜测,在水星形成之初,遭受各种小天体小行星的打击,使得它的外壳和大部分地幔被直接给砸走了,最靠近外部的一层地幔凝结,再加上形成之初,还有很多星尘,水星表面吸附尘埃后地壳成型,形成了现今的水星结构。另一种学说认为,水星的外壳在形成之初是高温液态的并有大量岩石蒸汽,外壳被太阳风给吹散,使得水星不断“缩水”。顺带提一句,水星的地壳是绝缘的。
我们都知道水星现在的地貌全是环形山大坑,是“月球地貌”,但为什么会变成这样,很大一部分原因是与大气层有关。但这里我要问大家了,水星的大气层是什么,水星有大气层吗?想必很多喜欢去上网查某度的人会说“对,水星有大气层”的吧。其实这是一个谬误,水星是没有大气层的,水星只是有少量大气,而不构成大气层。
下面再说说水星的大气来源。水星的磁场形成原理和地球磁场的形成原理其实差不多,从这里来看,正常情况下水星磁场应当可以护得住大气,但是,水星离太阳太近了,这导致太阳对水星大气有着无休无止的侵蚀,而同时,水星也在捕获太阳辐射出的粒子作为大气。水星的大气来源还有自身地表散逸出的蒸汽与空间星尘。尽管水星大气在不断补充不断更新,可终究太阳的大气的剥离作用过于强悍,致使水星大气只能保持那么一丢丢,完全无法连续且形成包裹行星的大气层,所以说水星有大气层其实是个谬误。正因为水星其实是没有大气层的,所以,哪个小行星都可以欺负它一下,就像个只穿了层薄纱的妹子一样,咳咳。于是水星的“月球地貌”就这么形成了。
下面我才讲的是详细的水星地貌。水星的地貌也就那么几种:平原,环形山,盆地,裂谷。而平原呢,也就是大多数的平坦地形,都与大型碰撞盆地有关,包括最大的这个卡洛里斯盆地,大部分的盆地与周边低地都覆盖着熔岩,类似月海。盆地呢,自然就是小行星撞击而成的,撞击在多数情况下会形成大量裂谷,大部分裂谷被填充,形成了平原;而少数裂谷没有被填充,就被现在的我们给看到了。这种填充作用,其实可以看作为另类的火山作用。而直到现在,水星上仍存在着一些火山活动,但这些火山活动也只是存在于碰撞盆地里而已,依靠被撞出的裂缝,使得地下岩浆借“火山”活动。在水星,有40%的地方是平原地区,可想而知,小行星碰撞的规模有多大。水星还有100多个放射条纹坑洞,和数不胜数的断崖,这些大概都与“月球地貌”形成后的陨石撞击有关。此外,人们发现水星的两极还存在着冰(是真的),这些冰都存在于两极中终日见不到阳光的陨石坑或者环形山内部,这些阴暗面温度都在零下160°C左右,而冰的来源大都是凝固地表蒸发出的气体和来自彗星的冰块(水星的冰不是只有水,也有许多固态气体)。最后简单提一下水星的土壤,水星的土壤大都是硅酸盐成分,所以水星表面是绝缘的。
我的科普就到这里,感谢大家的支持!
参考引源
【1】《普通地质学》,高等教育出版社,黄定华,2006.6,A1-A2
【2】《自然地理学》,高等教育出版社,伍光和,王乃,2008.4,A1-A3
【3】《恒星光干涉仪及其在地球动力学研究中的应用》,测量与地球物理集刊,韩天芑,谢亮,1986,A2-A4
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