水星奇异的核心可能是与其孪生星相撞的结果

太阳系中充满了谜团。虽然有时看起来我们学到了很多东西，但你可以选择太阳系中的任何物体，并很快想出悬而未决的问题。对于微小的汞.

水星的神秘在于它的核心。1960 年代和 1970 年代的地面无线电观测表明它有一个巨大的核心。

这水手 101975 年的任务，即第一次前往水星的任务，提供了更准确的测量结果，而 2010 年至 2015 年的信使任务提供了最令人信服的证据，证明这颗行星的核心是巨大的。

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出于某种原因，这颗小型行星的核心约占其质量的 70%。这比地球的核心（30%）大得多，而且火星' 核心 （25%）。这有时被称为“水星问题”。

水星问题的主要工作假设是，这颗行星是与不同大小的物体碰撞的受害者。灾难性的碰撞剥离了行星的大部分地幔和地壳，只留下一层薄薄的地壳和地幔覆盖在巨大的核心上。

不幸的是，模拟表明质量非常不同的物体之间的碰撞非常罕见。

新研究自然天文学说虽然水星与另一个物体之间的碰撞导致了水星不寻常的内部结构，但另一个物体并不比水星大。

它的标题是水星的形成是通过涉及类似质量天体的掠牧巨型碰撞形成的.主要作者是来自法国巴黎 CNRS 巴黎西岱大学巴黎地球物理研究所的 Patrick Franco。

“与太阳系的其他岩石行星相比，人们对水星的起源仍然知之甚少，”佛朗哥和他的合作研究人员写道。

“为了解释它的内部结构，它通常被认为是巨大撞击的产物。然而，大多数研究假设质量截然不同的天体之间存在双星碰撞，根据 N 体模拟，这似乎不太可能。

它们稀有的原因之一是撞击器在撞击前必须处于极其偏心的轨道上，这种情况很少见。

巨型撞击情景提出，一个质量是当前水星 2.25 倍的行星胚胎（原始水星）与一个比它小六倍的物体之间的撞击移除了胚胎的地幔，剩下的类似于水星的内部结构。

但是，如果这些类型的不匹配碰撞很少见，那么还会发生什么？

根据详细的数值模拟，在年轻的太阳系中，具有相似质量的物体之间的碰撞更为常见。研究人员表示，与巨型撞击情景相反，只需要具有类似质量物体的掠食撞击就可以解释水星及其不寻常的内部结构。

“通过模拟，我们表明水星的形成不需要特殊的碰撞。两颗质量相似的原行星之间的掠食撞击可以解释其成分。从统计和动态的角度来看，这是一个更合理的情况，“主要作者佛朗哥在一份声明中说新闻稿.

“我们的工作基于之前模拟中的发现，即非常不平等的物体之间的碰撞是极其罕见的事件。质量相似的物体之间的碰撞更为常见，该研究的目的正是验证这些碰撞是否能够产生具有水星中观察到的特征的行星。

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早期的太阳系比现在更加混乱和混乱。岩石行星胚胎在太阳系内部争夺位置，目前尚不清楚哪些胚胎最终会成为行星。在那种环境中，相似质量物体之间发生碰撞的可能性要大得多。

佛朗哥说：“它们是行星胚胎苗圃中不断进化的物体，在引力作用下相互作用，相互干扰彼此的轨道，甚至碰撞，直到只剩下我们今天所知道的明确且稳定的轨道配置。

佛朗哥和他的合作研究人员转向平滑粒子流体动力学（SPH） 模拟来测试这个想法。这种广泛使用的方法模拟气体、液体和固体在运动时的行为。SPH 模拟在行星之间的碰撞等碰撞环境中特别有用。

“通过对平滑粒子流体动力学的详细模拟，我们发现可以高精度地再现汞的总质量及其不寻常的金属与硅酸盐比率。该模型的误差幅度不到 5%，“佛朗哥说。

其不寻常的金属与硅酸盐比率是指岩心是金属的，而地幔和地壳是硅酸盐的。

“我们假设水星最初的成分与其他类地行星相似。碰撞会剥离其原始地幔的 60%，这可以解释其金属丰度的提高，“佛朗哥解释道。

但是，如果水星是大规模剥离碰撞的结果，那么被炸入太空的物质会发生什么？对不同大小物体之间的撞击进行建模会导致水星重新吸积大部分损失的质量，在这种情况下，水星将不会具有现在的结构。

“在这些情况下，碰撞过程中撕裂的物质会被行星本身重新整合。如果是这样的话，水星就不会表现出目前核心和地幔之间的不成比例，“佛朗哥说。

“但在我们提出的模型中，根据初始条件，部分被撕裂的物质可能会被喷射出来并且再也不会返回，这保留了岩心和地幔之间的不成比例，”佛朗哥争辩道。

在太阳系早期，条件可能会阻止质量重新吸积。

作者写道：“这项工作中提出的情景发生在行星形成的最初数千万年期间，当时有几种机制可以阻止大量碎片重新吸积。

会有许多星子和行星胚胎可能会在引力作用下散落碎片。

另一种可能性是它的邻居金星由于影响，最终变得更大一些。

“如果撞击发生在附近的轨道上，一种可能性是这种物质是由另一颗行星在形成过程中并入的，也许是金星。这是一个仍然需要更深入地研究的假设，“研究人员说。

扩大这一理解不仅需要对水星进行地球化学调查，还需要对陨石进行地球化学调查，甚至可能对水星本身的样本进行研究。

水星采样返回任务有一些概念，但它们仅限于概念状态。在 2000 年代中期，欧空局研究了一项太阳帆的想法，以进行水星样本返回任务，但这与其说是一个提案，不如说是一个思想实验。

尽管如此，太阳帆的想法不会消失。

欧空局/日本宇宙航空母舰 BepiColombo 任务将于 2026 年到达水星，并配备一对互补轨道飞行器，将对水星进行全面研究。

他们总共携带了 20 多台科学仪器。它将测量水星的固体和液体核心并确定它们的大小。它还将绘制行星的磁场和重力场。

结果可能无法证实这一新的撞击假说，但更详细的数据无疑将推进对水星的科学理解。

“水星仍然是我们系统中探索最少的行星。但这种情况正在改变。新一代的研究和任务正在进行中，许多有趣的事情尚未到来，“佛朗哥说。

本文最初发表于今日宇宙.阅读原文.

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