研究发现水星巨大铁质内核可能与太阳磁力有关

IT新视野
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据国外媒体报道,一项新的研究驳斥了人们普遍认为水星相对于地幔(地核与地壳之间的一层)有一个较大的地核的假设。几十年来,科学家们一直认为,在太阳系形成过程中,水星与其他天体的碰撞吹走了水星大部分岩石地幔,并在其内部留下了一个巨大而致密的金属核心。但新的研究表明,碰撞并不是罪魁祸首——太阳的磁力才是罪魁祸首。

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马里兰大学地质学教授William McDonough和日本东北大学地质学家Takashi Yoshizaki开发了一个模型,该模型显示岩石核的密度、质量和铁含量受太阳磁场距离的影响。描述这一模型的论文发表在2021年7月2日的《地球与行星进展》上。

麦克唐纳指出:“太阳系的四颗内行星——水星、金星、地球和火星——由不同比例的金属和岩石组成。”当行星离太阳越来越远时,地核中的金属含量就会减少,这是一个梯度。我们的论文通过说明太阳系早期原材料的分布是由太阳磁场控制的来解释这一现象

麦克唐纳先前开发了一个地球组成的模型——一个行星科学家用来帮助确定系外行星组成的通用模型。

麦克唐纳的新模型显示,在太阳系形成初期,年轻的太阳被旋转的尘埃和气体云包围,铁粒子被太阳磁场吸引到中心。当行星开始由尘埃和气体团块形成时,离太阳较近的行星比离太阳较远的行星吸收更多的铁。

研究人员发现,岩石行星核心中铁的密度和比例与行星形成期间太阳周围磁场的强度有关。他们的新研究表明,在未来试图描述岩石行星的组成时,应该考虑磁性。

地球核心的组成对维持生命的可能性非常重要。例如,在地球上,熔融的铁心创造了一个磁性层来保护地球免受致癌宇宙射线的伤害。地核还含有地球上大部分的磷,磷是维持碳基生命的重要营养物质。

麦克唐纳利用现有的行星形成模型来确定太阳系形成过程中气体和尘埃被吸入中心的速度。他考虑了太阳形成时产生的磁场,并计算出它如何通过尘埃和气体云吸引铁。

当早期太阳系开始冷却时,没有被吸入太阳的尘埃和气体开始聚集。因为离太阳较近的物质暴露在更强的磁场中,它们比离太阳较远的物质含有更多的铁。当这些团块合并并冷却成旋转的行星时,重力将铁拉入它们的核心。

当麦克唐纳将这个模型纳入行星形成的计算时,它揭示了金属含量和密度的梯度,这与科学家对太阳系行星的了解完全一致。水星的金属核心约占其质量的四分之三。地球和金星的核心只有其质量的1/3左右,而最外层岩石行星火星的核心只有其质量的1/4左右。

这种对磁性在行星形成中的作用的新认识给系外行星的研究带来了麻烦,因为无法从地球观测中确定恒星的磁性。科学家根据太阳辐射光谱推断出系外行星的组成。恒星中的不同元素发出不同波长的辐射,因此通过测量这些波长,我们可以知道恒星及其周围行星是由什么组成的。

“你不能只是说,‘哦,一颗恒星是由这个组成的,所以它周围的行星一定是这样的,’麦克唐纳说,现在你不得不说,‘根据太阳系早期恒星的磁性,每颗行星都或多或少含有铁。”

接下来,科学家们将寻找另一个像我们这样的行星系统——一个远离中心太阳的岩石行星组成的行星系统。如果这些行星的密度随着它们从太阳辐射而降低,就像在我们的太阳系一样,研究人员可以证实这一新理论,并推断磁场影响行星的形成。

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