一项发表在《自然天文学》杂志上的新研究提出了一种关于水星独特构成的全新理论。该理论认为,这颗太阳系最内层行星异常巨大的金属核心和稀薄的硅酸盐地幔,并非源于一次巨大的撞击,而是两次质量相近的原行星碰撞的结果。
水星的金属核心约占其总质量的70%,这使得科学家们长期以来认为,一次大规模的撞击剥离了其大部分原始地幔。然而,由天文学家帕特里克·弗朗戈(Patrick Franco)领导的这项新研究,通过平滑粒子流体动力学模拟,挑战了这一传统观点。模拟结果表明,质量相近的天体之间的碰撞,更有可能形成具有水星当前质量和金属-硅酸盐比例的行星,而无需异常剧烈的撞击事件。弗朗戈指出,这种“温和”的碰撞在早期太阳系中更为普遍。
这项研究的发现与之前的研究结果相呼应。一项2017年的研究曾发现,在110次高分辨率N体模拟运行中,只有9次获得了类似水星的行星,这凸显了特定类型碰撞的罕见性。弗朗戈的新模型不仅解释了水星的组成,还提出了一个有趣的猜想:如果这种碰撞发生在近距离轨道上,那么被抛射出的物质可能被另一颗正在形成的行星(例如金星)所吸收。这一假说仍需进一步的验证和研究。
为了更深入地理解岩石行星在早期太阳系中的形成过程,未来的研究将把该模型的预测与来自陨石和“贝皮·科伦坡”(BepiColombo)任务的地质化学数据进行比对。“贝皮·科伦坡”探测器是欧洲空间局(ESA)和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的联合任务,自2018年发射以来一直在探索水星,旨在揭示这颗行星的构成、地质物理学、大气层、磁层和历史等方面的奥秘。该任务的首次水星飞掠发生在2021年10月1日,预计将于2026年进入水星轨道。通过这些多方面的研究,我们有望更清晰地揭开行星形成之谜以及水星独特特征的成因。