借助 NASA 信使号数据，科学家发现水星地下有一层“10 英里厚”的钻石

8 月 3 日消息，太阳系最小的行星中可能隐藏着一个巨大的秘密。科学家们利用 NASA 信使号（MESSENGER）探测器获得的数据推断，水星地壳下面可能隐藏着一层厚度达 10 英里（备注：约 16.09 公里）的钻石 / 金刚石层，相关研究成果已经发表在《自然：通讯》杂志上。

实际上，水星的种种特征一直令科学家们感到十分困惑，因为它拥有许多与其他太阳系行星不同的特性，例如表面的黑暗、异常致密的核心，以及诡异提前结束的水星火山活动期。

为了更好地探测水星，NASA 于 2004 年 8 月发射了首个环绕水星运行的探测器 —— 信使号。该任务已于 2015 年结束，它成功绘制出了整个水星微型世界的地图，并在水星极地阴影处发现了大量的水冰，还收集到了有关水星地质和磁场的重要数据。

当然，水星也存在大量谜团，其中之一便是水星表面存在的石墨斑块（一种碳的同素异形体）。科学家们推测，在水星的早期历史中曾经拥有一个富含碳的岩浆海，而这些岩浆可能漂浮到表面，从而形成这种斑块、赋予水星暗色调表明。

同样的过程也可能导致水星地表下方形成一种富含碳的地幔。他们发现这颗星球的地幔比之前认为的要厚。这项研究背后的团队认为，这层地幔并不是之前推测的石墨烯，而是另一种更珍贵的碳同素异形体 —— 金刚石。

团队成员之一，鲁汶大学的副教授奥利维尔・纳穆尔 (Olivier Namur) 表示：“我们根据地幔-核心边界的新压力估计值，以及水星是富碳行星的认知，计算出在地幔和核心界面形成的含碳矿物应该是金刚石，而不是石墨。我们的研究使用了美国宇航局信使号探测器收集的地球物理数据。”

“我们认为金刚石可能通过两种过程形成。第一种是岩浆海的结晶，但这个过程可能只在核心 / 地幔界面形成一层非常薄的金刚石层，”纳穆尔解释道，“其次，也是最重要的，是水星金属核的结晶。”

纳穆尔表示，当水星在刚形成（约 45 亿年前）时，该行星的核心完全呈现为液态，并随着时间的推移逐渐结晶化。目前尚不清楚内核中形成的固态相的确切性质，但研究小组认为这些相应该是低碳或“贫碳”的。

他还提到：“结晶前的液体核心含有一些碳，因此结晶会导致残余熔融物中的碳富集。在某个时刻，达到溶解度阈值，这意味着液体无法溶解更多的碳，然后金刚石就形成了。”

按照他的想法，金刚石密度不如金属高。这意味着在此过程中，它会漂浮到核心顶部，停留在水星核心和地幔的边界处。这将导致形成大约 1 公里厚的金刚石层，然后随着时间的推移继续增长。

研究团队认为，这一发现可能有助于揭开这一太阳系最小行星的其他谜团，包括为什么它的火山活动期在大约 35 亿年前就突然结束。

“我对水星演化的一个主要问题是，为什么主要的火山活动期只持续了几亿年，远短于其他岩石行星。这意味着这颗行星冷却得非常快，”纳穆尔说，“这部分与行星的尺寸较小有关，但我们现在正与物理学家合作，试图了解金刚石层是否可能有助于非常快速地散热，从而导致火山活动非常早地结束。”

纳穆尔表示，该团队的下一步将是研究金刚石层在地幔 / 核心边界处的热效应。这项研究可以得到继任信使号的探测器数据的支持。

“我们也迫不及待地等待贝皮科伦坡号在 2026 年收集到的第一批数据，以完善我们对水星内部结构和演化的理解，”纳穆尔总结道。

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