光譜新分析表明水星極缺矽,表面二氧化矽含量僅 37%
和以二氧化矽成分為主的地球地殼不同,新研究指出水星表面二氧化矽含量僅 37%,比之前估計低了整整 25%,這也代表水星的火山岩漿從更深、更熱地函深處上潛,早期火山活動可能遠比想像更猛烈。
在行星演化過程,二氧化矽(SiO₂)是衡量岩漿出處的指標之一,若地表熔岩二氧化矽含量高(>60%),代表岩漿在較淺、溫度較低處熔融,類似地球安山岩或花崗岩;若地表熔岩二氧化矽含量低(<45%),代表岩漿在極高溫高壓的深處熔融,類似地球玄武岩。
二氧化矽是地球地殼最主要組成物質之一,以沙子、矽酸鹽礦物形式存於各處,科學家原以為水星跟地球差不多,然而根據德國馬克斯普朗克太陽系研究所、明斯特大學、哥廷根大學團隊最新研究,精準測出水星表面二氧化矽含量低達 37%,表明水星火山岩由更深層熔化的地函物質形成。
我們沒有水星樣本可以分析,因此研究人員依賴紅外線光譜資料調查水星,先在實驗室製造一批直徑僅 0.5 毫米的微小玻璃珠,精準控制內部不同的二氧化矽含量比例,接著測量玻璃珠紅外線特性,再將結果與太空船、望遠鏡過去取得的紅外線數據比對,以此推斷水星表面成分。
結果令人大吃一驚,分析表明水星表面二氧化矽含量僅 37%,比原本猜測少整整 25%,這種缺矽現象揭開水星遠古岩漿庫秘密:水星地函深處溫度較高,熔融事件將深層低二氧化矽岩漿噴上地表。
另一個解釋是早期水星地殼曾經含更多二氧化矽,但因失去氧氣(氧化還原反應)導致表面成分改變。
低二氧化矽含量不僅彰顯化學成分差異,更能判別行星演化路徑如何分歧,地球因板塊運動不斷將地殼「拖回」地函重新熔融,可產生多樣性岩漿成分,水星則因冷卻速度太快,地函熔融深度受到限制(或必須在極深處才能熔融),這讓水星成為研究「小型行星如何快速冷卻」的完美樣本。
新研究除改進我們對水星火山史的認知,也為即將進入水星軌道的貝皮可倫坡號(BepiColombo)提前鋪路,等探測器就定位,就能以超高解析度驗證水星「低矽假說」,解開水星的身世之謎。
(首圖來源:AI 生成)