倫敦 — 一位研究水星的科學家表示，我們太陽系中最小的行星水星可能蘊藏著理解地球月球如何誕生的線索。
美國宇航局“信使號”水星探測任務首席研究員肖恩·所羅門說，就像月球一樣，水星是一個荒涼、多巖且沒有空氣的天體，儘管它比地球的衛星略大。他在最近於皇家學會舉行的月球起源會議上提出了利用水星來深入瞭解地球月球的想法。
目前還沒有一種理論能夠成功地回答月球是如何形成的這一問題。最流行的理論是，在45億年前，一個被稱為忒伊亞的行星大小的天體撞擊了早期地球，月球是由這次災難性撞擊中噴射出的物質凝聚而成的。
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但是，這個大撞擊理論存在缺點，研究人員正在嘗試從多個角度尋找新的線索，包括所羅門及其同事對水星起源的研究。
今年3月，耗資4.46億美元的“信使號”探測器成功完成了對這顆小行星整個表面的測繪。該探測器於2004年發射，並於2011年進入水星軌道。科學家們現在正在篩選“信使號”傳回的大量資料。
火山雙胞胎？
迄今為止最引人注目的發現之一是月球和水星之間驚人的相似之處，尤其是在地質歷史方面。
“水星和月球[似乎]遵循了非常相似的軌跡，”所羅門說，他也是紐約哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的主任。
所羅門補充說，考慮到水星被認為是由於圍繞太陽旋轉的早期氣體和塵埃盤中的物質形成的，而不是像月球那樣由於巨大的撞擊而形成的，這一點令人驚訝。[美國宇航局“信使號”探測器拍攝的最新水星照片]
就像月球一樣，水星表面的一部分是相對平坦的地形。在水星上，這些平原覆蓋了27%的表面，在月球上覆蓋了大約16%。科學家認為，這兩個天體的平原都是在數十億年前由火山噴發形成的，低粘度熔岩覆蓋了地表，有效地淹沒了低窪地區並部分填充或掩埋了舊的隕石坑。
儘管水星的古老隕石坑高地和較年輕的火山平原與月球的同類物質的組成不同，但它們的 topography 非常相似，而且年齡也差不多。
這意味著“這兩個天體也都發生了爆炸性的火山噴發，產生了所謂的火山碎屑沉積物，即火山碎屑玻璃，”所羅門說。火山玻璃是在天體表面冷卻並凝固的熔融岩石。
然而，月球的火山玻璃主要是玄武岩化學成分，顏色比周圍環境深。水星上的火山玻璃比其餘表面更明亮，更紅。
儘管存在差異，但重要的是，“在火山噴發中，岩漿中含有足夠的揮發物來驅動產生火山玻璃的火柱噴發，”所羅門說，他解釋說“揮發物”是極易逸出的氣體。
月球和水星之間的相似之處不止於此。
這兩個天體都有極地冰沉積物，形成於永久陰影區域，並由於行星的自轉速度和軌道週期之間的共振而儲存了數萬年。最後，所羅門說，水星和月球都具有很強的半球差異，這意味著它們每個都有兩個明顯不同的面。
雖然玄武岩平原在永久面向地球的月球一側盛行，但月球的遠側幾乎完全被隕石坑覆蓋。
“月球的近側還具有顯著的熱量產生元素的集中，並且推測這一側的溫度持續了更長的時間。它甚至可能在化學成分上與遠側不同，”所羅門說。
水星也有重要的半球差異：它的大部分火山平原都在北半球。
水星岩石
那麼，這一切能告訴科學家關於月球的起源什麼呢？畢竟，這兩個天體存在顯著差異：與月球不同，水星具有全球磁場；其密度較高；存在大量的硫等揮發性元素；其表面所含的鐵少得多，尤其是在其地殼矽酸鹽中——這表明兩個天體內部深處的過程非常不同。
但所羅門表示，我們應該關注它們地質演化中的許多共同點。
他說：“這意味著月球的許多方面對於大小相似但主體成分不同的岩石天體來說是共同的。”“因此，如果我們想了解是什麼造就了月球，而不是是什麼造就了行星，我們就必須關注月球的特殊之處。”
月球形成的大撞擊理論的一個絆腳石是地球和月球之間令人難以置信的同位素相似性。
的確，如果撞擊地球的巨大物體與地球不同，那麼為什麼行星及其衛星的同位素如此相似呢？
真正有助於解決這個謎團的一件事是來自水星的樣本——來自隕石或未來的任務，所羅門說。
如果水星的同位素恰好與地球相似，那就意味著早期圍繞太陽旋轉的星盤中的大多數物質都具有相同的同位素特徵——並且碰撞以增長到地球的最後階段並創造月球的物體最初具有相似的成分。
然而，這種情況會留下一個奇怪的例外：火星。
火星的同位素與地球不同。如果忒伊亞具有火星的同位素成分，那麼地球和月球上的氧同位素將截然不同。
但是，如果水星的結果與地球相似，則可能暗示存在某種過程，該過程使太陽和火星之間所有行星的同位素均質化——而這正是“目前最大的問題”，普渡大學地球、大氣和行星科學傑出教授傑伊·梅洛什說。
他補充說：“如果存在[這樣一個過程]，那麼忒伊亞可能具有與地球幾乎相同的同位素組成，那麼我們關於為什麼月球和地球在同位素上如此相似的所有難題都會迎刃而解。”“這個過程顯然沒有影響到火星，但它確實影響到了更靠近太陽的行星。”
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