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研究發現水星巨大鐵核與太陽磁場有關

2021-07-05 新華網責任編輯：陳曦

新華社北京7月5日電《參考消息》5日刊登美國每日科技網站報道《科學家過去有關水星的理論錯了嗎——它的巨大鐵核可能是因為磁性》。摘要如下:

美國馬里蘭大學的一項新研究對有關水星的一個流行假說提出了質疑。該假說解釋了水星為何有著相對其地幔(介于行星內核和地殼之間的部分)而言較大的內核。幾十年來,科學家們一直認為,在太陽系形成過程中,與其他天體“撞了就跑”式的撞擊導致水星地幔大量流失,并留下了巨大、致密的金屬內核。但新研究揭示,原因不在于碰撞,而在于太陽的磁性。

馬里蘭大學地質學教授威廉·麥克多諾和日本東北大學的吉崎昂開發了一個模型,顯示一顆巖態行星內核的密度、質量和鐵含量受到其與太陽磁場距離的影響。描述這一模型的論文發表在2021年7月2日出版的《地球與行星科學進展》雜志上。

麥克多諾說:“我們太陽系的4顆內層行星——水星、金星、地球和火星——由不同比例的金屬和巖石構成。隨著行星距離太陽越遠,其內核中的金屬含量會下降。我們的論文顯示,在太陽系的早期形成過程中,原材料的分布受到太陽磁場的控制,從而對這種情況作出了說明。”

麥克多諾的新模型顯示,在太陽系形成初期,年輕的太陽被旋轉的塵埃和氣體云團包圍,鐵粒則被太陽的磁場吸引向中心。當行星開始從塵埃和氣體云團中形成時,相比距離太陽較遠的行星,離太陽較近的行星在其內核中吸收了更多的鐵。

研究人員發現,在巖態行星的內核中,內核的密度和鐵的含量與行星形成時太陽周圍磁場的強度相關。他們的新研究表明,在今后描述巖態行星——包括太陽系外巖態行星——構成的嘗試中,應該將磁性考慮進去。

麥克多諾利用現有的行星形成模型確定了在太陽系形成過程中氣體和塵埃被拉入太陽系中心的速度。他考慮了太陽在形成時產生的磁場,并計算了該磁場如何穿過塵埃和氣體云團吸引鐵。

隨著早期太陽系開始冷卻,未被吸引進入太陽的塵埃和氣體開始聚集。離太陽較近的團塊會暴露在較強的磁場下,因此會比離太陽較遠的團塊含有更多的鐵。隨著這些團塊匯集并冷卻成旋轉的行星,引力將鐵吸引到它們的內核中。

隨著麥克多諾將這一模型納入行星形成的計算,它揭示了行星內核金屬含量和密度的一種變化率,這同科學家對太陽系行星的已有認識非常吻合。水星的金屬內核約占其質量的四分之三。地球和金星的內核只占其質量的約三分之一,而作為巖態行星最外層的火星,其內核只占其質量的約四分之一。

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