水星表面出人意料，与科学家原有认知大不同

发布时间：2026-09-14 22:20 浏览量：2

水星可能保存着比科学家此前预期更炽热、更极端内部的证据。

从微小的玻璃珠和一幅月球地图到水星，一项新的研究采用间接方法来确定水星表面的二氧化硅含量。

水星表面所含的二氧化硅比例明显低于研究人员此前的估算。最新分析显示，该化合物的质量占比约为37%，较早先估算值最多低出25个百分点。这一发现表明，该行星的火山岩可能源自比以往认为更深的幔部物质熔融。

这一结果为了解与地球截然不同的火山历史提供了新视角。水星是最小且离太阳最近的行星，它可能很早就冷却了。在行星形成大约10亿年后，其火山活动基本停止，只留下了坚硬、连续的地壳。相比之下，地球通过火山活动和板块构造运动，至今仍具有地质活动。目前，人们尚不清楚水星早期的活动是如何造就如今所见表面的。

来自德国马克斯普朗克太阳系研究所以及明斯特大学和哥廷根大学的研究人员，更准确地测定了水星的二氧化硅含量。他们的研究结果发表在《行星研究》期刊上。

三步到达水星。步骤1他们使用来自月球和月球样本的测量数据验证了这一关系。步骤3MPShormesdesign.de

水星的二氧化硅含量低于预期

二氧化硅由一个硅原子和两个氧原子组成，是地球上常见的物质。它以纯形式存在于沙子中，并构成玄武岩、安山岩和花岗岩等火山岩的大量成分，其中一些岩石的二氧化硅含量高达75%。

水星似乎与众不同。

我们的研究结果表明，水星上的火山岩是由比之前假设更深层地幔物质熔化形成的，这项新研究的主要作者、马克斯普朗克太阳系研究所实验岩浆洋实验室研究小组负责人克里斯蒂安伦格利说。

首幅全球月球表面二氧化硅（SiO₂）含量分布图。图中白色带标签的圆点表示阿波罗计划、月球号计划及嫦娥计划的着陆点，这些任务所采集并返回地球的月球样品为该地图的精度验证提供了依据。

这一现象的解释在于年轻行星地幔随冷却过程发生的变化。最初固结的岩石仅从剩余熔体中带走相对较少的二氧化硅。随着冷却持续进行，二氧化硅在熔体中的浓度逐渐升高，因此后期喷发至地表的岩浆可含有更多的二氧化硅。水星表面二氧化硅含量相对较低，表明其内部温度较高。

研究人员指出了另一种可能性。水星的地壳中可能曾经含有更多的二氧化硅，并且随着时间的推移逐渐失去了氧气。

没有样本意味着间接测量

确定哪个解释是正确的很困难，因为科学家无法直接分析水星的样本。没有着陆器到达其表面，也没有岩石样本被送回地球。研究人员只能从望远镜和航天器进行的遥感观测中推断这颗行星的组成。

来自水星表面的红外辐射为实现这一目标提供了一种途径。但在将这些测量数据转化为二氧化硅含量估计值之前，研究人员需要一种可靠的方法来进行校准。

今年十一月，欧空局的贝皮科伦坡号航天器将进入环绕水星的轨道。鸣谢NASAJPL

他们首先在实验室中制备了直径约为半毫米（0.02英寸）的微小玻璃珠，每颗珠子中二氧化硅的比例均经过精确调控。随后，他们测量了这些样品的红外特性。

玻璃珠的作用类似于天平上的校准砝码，其重量已知且精确，因此能够帮助我们正确解读天平的平衡状态。同样地，玻璃珠也使我们能够基于红外辐射的特性得出正确的结论。

月球对该方法进行了测试

在将校准应用于水星之前，研究团队先在一个更大的自然目标上进行了测试，该目标的测量结果可以通过独立手段进行验证：月球。

NASA的月球勘测轨道器，自2009年以来一直在绕月飞行，已经以高空间分辨率绘制了月球表面的红外辐射。利用这些观测数据，研究人员制作了月球表面二氧化硅的第一张完整地图。

至关重要的是，他们可以将这些结果与载人及无人任务从月球不同地点带回地球的实际月球岩石进行比较。这种一致性为他们所建立的红外线辐射与二氧化硅含量之间的关系提供了验证。

月球对我们而言是一种试金石，也是通往水星过程中重要的概念性踏板。

直到该方法通过了这次月球测试后，研究人员才将其应用于水星的红外观测。这些数据包括在亚利桑那州斯图尔德天文台的博克望远镜所收集的测量数据。

贝皮科伦坡号可以使图像更加清晰。

研究人员希望欧洲航天局的贝皮科伦坡任务能为水星意外低的二氧化硅丰度提供独立验证。该航天器由欧洲航天局和日本宇宙航空研究开发机构共同提供，由两个可分离的探测器组成，计划于2026年11月进入水星轨道。

在此之前，这两个探测器计划于2026年9月3日与它们的运输模块分离。由德国航空航天中心（DLR）牵头、与明斯特大学行星学研究所共同研发和制造的贝皮科伦坡号探测器的水星辐射计和热成像光谱仪（MERTIS）有望以更高的精度和空间分辨率收集红外测量数据。

我们的研究为从贝皮科伦布号探测器的测量数据中尽可能准确地获取水星表面二氧化硅含量的信息奠定了基础，克里斯蒂安伦格利说。

参考文献10.53480br74m226