我们都知道,太阳系有八大行星,而水星则是其中最小的,其直径只有大约4880公里,水星这样的“个头”,甚至连太阳系中的一些卫星都比它大,比如说木卫三和土卫六。
或许你不知道的是,水星本来就已经够小了,然而科学家却发现,水星居然还在缩小,这到底是怎么回事呢?下面我们就来聊一下这个话题。
科学家首次意识到水星可能在缩小,其实来自“水手10号”水星探测器(Mariner 10)传回的数据,该探测器发射于1973年,它分别于1974年的3月29日、9月21日以及1975年的3月13日三次飞掠水星,它的探测数据表明,水星表面存在着很多悬崖和山脊,看上去就像上水星表面的“皱褶”一样。
这种被称为“瓣状陡坡”(lobate scarps)的地形很快引起了科学家的研究兴趣,他们对此给出了多种解释,其中认同度相对较高的一种观点认为,水星表面之所以会存在大量的“瓣状陡坡”,应该是因为水星在过去缩小了造成的,这就好比是一粒本来饱满多汁的葡萄被晒成了葡萄干,其表面就会出现大量的皱褶一样。
2004年,“信使号”水星探测器(MESSENGER)发射升空,在经过漫长的旅程之后,它于2011年进入了环绕水星的轨道,成为了目前第一个也是唯一一个进入水星轨道的探测器。
在“信使号”发回更详细的水星探测数据之后,“水星在缩小”这种观点得到了进一步的认同,因为“信使号”传回的探测数据表明,“瓣状陡坡”在水星表面普遍存在,其高度通常在几百米到几千米之间,长度一般都有上百公里,有些甚至可以绵延上千公里。
科学家认为,水星没有地球上的板块运动,它的“地壳”其实是一个整体,而在其表面出现如此之多的“瓣状陡坡”,最可能的原因就是水星在缩小,造成了水星的“地壳”发生弯曲变形,考虑到有不少“瓣状陡坡”贯穿了那些年代久远的陨石坑,因此一个合理的推测就是,在遥远的过去,水星就已经开始缩小了。
在后续的研究中,科学家利用已知的探测数据再结合相关的理论建立起计算机模型,模拟结果显示,在过去的几十亿年时间里,水星的半径已经缩小了14到20公里,简单计算一下可知,其体积大概缩小了1%左右,毕竟水星本来就已经够小了。
引人注目的是,根据近日发表在《自然·地球科学》上的一项新研究,科学家发现,在水星表面一些“瓣状陡坡”的表面,存在着不少细小的裂缝,这些“小裂缝”宽度不到1公里,深度不到100米,其中已被确认存在“小裂缝”的有48个,疑似存在“小裂缝”的244个。
(↑三角形为已确认,圆形为疑似)
研究人员指出,从这些“小裂缝”的特征来看,它们应该非常“年轻”,其中的一部分很可能是最近才出现的,而其形成原因应该就是水星缩小时,“瓣状陡坡”的表面会受到应力,并在一些区域发生断裂,而这也就意味着,水星缩小的过程并没有停止,直到现在,它居然还在缩小。那么,水星为什么会缩小呢?我们接着看。
根据科学界的主流观点,太阳系形成于一片巨大的原始星云发生的引力坍缩,在此过程中,太阳首先在星云中心形成,而残留的物质则形成了围绕着太阳的“原行星盘”,其中的物质继续碰撞和吸积,并最终形成了太阳系中的各种天体,其中就包括水星。
在水星诞生之初,物质之间的碰撞使得大量的动能转化成了热量,进而使原始水星处于一种炽热的熔融状态,而随着时间的流逝,水星开始持续散失热量,不过其表面冷却之后形成的“地壳”具有非常好的保温能力,就像一个巨大的“保温毯”一样紧紧包裹住了水星,不让水星内核的热量轻易散失。
另一方面来讲,原始水星在冷却过程中,大量的放射性元素会因为“重力分异”(即轻的物质上升,重的物质下沉)而沉入水星的内核,当它们衰变时,还会给水星的内核提供一些热量。这样一来,水星内核的热量散失速度就变得极为缓慢,即使到了现在,其内核仍然没有完全冷却。
尽管如此,水星内核的热量仍然会不断地散失,这就造成了水星其实一直在缓慢地降温,根据“热胀冷缩”的原理,水星当然就会缩小了。
值得一提的是,“瓣状陡坡”并不是水星特有的地形,比如说科学家就发现,月球和火星上也存在着“瓣状陡坡”,而这也就意味着,与过去相比,月球和火星其实也是缩小了。
看到这里,可能有人会问了,我们地球会不会也在缩小呢?从理论上来讲,答案是肯定,毕竟地球内核的热量也在不断的散失。只不过地球的“个头”要比水星、月球和火星大得多,其“保温毯”当然也更厚,地核中的热量也更多,所以地球冷却的速度就显得非常缓慢,可以预见的是,在未来的几十亿年时间里,地球都不会出现明显的缩小。