和以二氧化矽成分为主的地球地壳不同,新研究指出水星表面二氧化矽含量仅37%,比之前估计低了整整25%,这也代表水星的火山岩 浆从更深、更热地函深处上潜,早期火山活动可能远比想象更猛烈。
在行星演化过程,二氧化矽(SiO₂)是衡量岩浆出处的指标之一,若地表熔岩二氧化矽含量高(>60%),代表岩浆在较浅、温度较低处熔融,类似地球安山岩或花岗岩;若地表熔岩二氧化矽含量低(<45%),代表岩浆在极高温高压的深处熔融,类似地球玄武岩。
二氧化矽是地球地壳最主要组成物质之一,以沙子、矽酸盐矿物形式存于各处,科学家原以为水星跟地球差不多,然而根据德国马克 斯普朗克太阳系研究所、明斯特大学、哥廷根大学团队最新研究,精准测出水星表面二氧化矽含量低达37%,表明水星火山岩由更深层熔 化的地函物质形成。
我们没有水星样本可以分析,因此研究人员依赖红外线光谱资料调查水星,先在实验室制造一批直径仅0.5毫米的微小玻璃珠,精准控制内部不同的二氧化矽含量比例,接著测量玻璃珠红外线特性,再将结果与太空船、望远镜过去取得的红外线数据比对,以此推断水星表面成分。
结果令人大吃一惊,分析表明水星表面二氧化矽含量仅37%,比原本猜测少整整25%,这种缺矽现象揭开水星远古岩浆库秘密:水星地 函深处温度较高,熔融事件将深层低二氧化矽岩浆喷上地表。
另一个解释是早期水星地壳曾经含更多二氧化矽,但因失去氧气(氧化还原反应)导致表面成分改变。
低二氧化矽含量不仅彰显化学成分差异,更能判别行星演化路径如何分歧,地球因板块运动不断将地壳“拖回”地函重新熔融,可产 生多样性岩浆成分,水星则因冷却速度太快,地函熔融深度受到限制(或必须在极深处才能熔融),这让水星成为研究“小型行星如何快速冷却”的完美样本。
新研究除改进我们对水星火山史的认知,也为即将进入水星轨道的贝皮可伦坡号(BepiColombo)提前铺路,等探测器就定位,就能以超高解析度验证水星“低矽假说”,解开水星的身世之谜。