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水星地壳比任何人想像的都要薄?

发布于2019-11-18 02:50:27

在NASA的水星表面、太空环境和地球化学测距(MESSENGER)任务于2015年结束后,人们认为太阳系最里面那颗行星的外壳大约有22英里(35公里)厚。然而一位科学家现在却不这么认为。亚利桑那大学月球和行星实验室的Michael Sori认为,水星的地壳只有16英里(26公里)厚,密度比铝还大,新估计支持了地壳主要是由火山活动形成的理论。Sori试图确定在水星上的“地壳均衡说”是什么类型。重力总是试图把行星表面拉成一个光滑的球体,所以一定有什么东西可以抵消这种拉力,以防止世界的高峰和低谷融化,Isostasy描述了“某物”背后的过程。

美国宇航局的信使号探测器在2011年进入水星轨道之前,在太空中飞行了超过6.5年。图片:NASA/JHU-APL

博科园-科学科普:有两种基本的地壳均衡,两者都要求平衡行星不同部分的质量,但它们的方式不同。Pratt isostasy假定一个星球的地壳密度因地点而异,而Airy认为地壳的深度在很大程度上取决于地形。Sori着手将水星的密度与它的地形联系起来。科学家们已经利用水星轨道信使号(水星轨道信使号)收集的数据构建了一幅地形图——这是迄今为止唯一一次访问这颗行星的探测器——但一幅密度图并不存在。所以Sori用水星表面发现的元素数据制作了自己的模型。知道岩石通常是由什么矿物质构成的,也知道每种矿物质都含有什么元素,们知道每一种矿物质的密度。把它们加起来,就得到了密度图

Pratt isostasy预测高密度的矿物应该优先集中在火山口和低密度的矿物在山区。但是苍井空没有发现这种关联,所以他拒绝了这个想法。这就使Sori产生了Airy isostasy,一个过去用来估计水星地壳厚度的模型。一个类比可以帮助我们描绘出正在发生的事情:冰山的顶端由一团从水下深处伸出的冰支撑著。冰山的质量与排水量相同。同样地一座山和它的根所包含的质量与被移动的地幔物质相同。在环形山中,地壳很薄,地幔靠近地表。包含一座山的行星的楔子的质量与包含一个陨石坑的楔子的质量相同。这些参数在二维空间中起作用,但当考虑球面几何时,公式就不成立了。

然而,由来自月球和行星实验室的Isamu Matsuyama和加利福尼亚大学的道格拉斯·海明威共同开发的一个公式,确实适用于像行星这样的球形天体。它没有平衡地壳和地幔的质量,而是平衡地壳对地幔施加的压力,提供了更准确的地壳厚度估计值。Sori用他的密度估计值和matsuyama -海明威模型来计算他新的地壳厚度。Sori在《地球与行星科学快报》(Earth and planet Science Letters)上发表了一篇题为《水星的薄而致密的外壳》(A Thin, density Crust for Mercury)的论文。

博科园-科学科普|文:Scott Snowden, Space

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