科學家們長期以來一直對水星的組成感到困惑,其特徵是擁有一個異常龐大的金屬核心和相對稀薄的矽酸鹽地函。傳統理論認為,這歸因於早期太陽系中一次毀滅性的巨大撞擊,這次撞擊剝離了水星大部分的原始地函。然而,一項發表在《自然天文學》期刊上的新研究,由巴西國家天文台的帕特里克·弗朗哥(Patrick Franco)領導,提出了一個更具統計學意義的解釋:水星的形成可能源於兩顆質量相當的原行星之間的一次擦撞式碰撞。
弗朗哥及其團隊利用「平滑粒子流體動力學」(SPH)模擬技術,成功重現了水星的質量(約為地球質量的0.055倍)及其獨特的矽酸鹽與鐵的質量比例(約為30/70),誤差率低於5%。這項研究挑戰了先前認為水星的形成需要極端罕見撞擊事件的觀點,指出質量相當的原行星之間的碰撞在早期太陽系演化過程中可能更為普遍。此模型不僅解釋了水星高金屬豐度的原因,還提出被剝離的地函物質可能被金星等鄰近行星吸收,為行星形成過程中的物質轉移提供了新視角。
此研究結果與先前指出質量差異懸殊的碰撞事件相對罕見,而質量相近天體間的碰撞更為頻繁的模擬結果相呼應。為了進一步驗證這些模擬結果,未來的研究將聚焦於比對模型預測的化學成分數據與來自隕石樣本以及歐洲太空總署(ESA)與日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)合作的「BepiColombo」任務所收集的實際觀測數據。BepiColombo任務旨在對水星進行全面深入的探測,其收集的化學成分數據將是驗證行星形成理論的寶貴資料。
這項研究不僅深化了我們對水星獨特性的理解,也為解開早期太陽系行星形成之謎開闢了新的途徑,展現了科學探索如何透過不斷的模擬與觀測,逐步揭示宇宙的奧秘。