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研究暗示，水星表面下可能潛藏著9英里厚的實心鉆石層

水星


研究暗示，水星表面下可能潛藏著9英里厚的實心鉆石層


新的研究發現，在這張假彩色圖像中看到的水星可能有一層深層的鉆石 。（圖片來源：美國國家航空航天局/約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室/華盛頓卡內基研究所）
據美國生活科學網站（Deepa Jain）：一項新的研究表明，水星表面下數百英里處可能有一層厚厚的鉆石 。這一發現發表在6月14日的《自然通訊》雜志上，可能有助于解開這顆行星的組成和特殊磁場的謎團 。
水星充滿了神秘 。首先，它有一個磁場 。雖然它比地球弱得多，但磁性出乎意料，因為這顆行星很小，似乎在地質上不活躍 。水星表面也有異常黑暗的斑塊，美國國家航空航天局的信使號任務將其確定為石墨，一種碳 。
后一個特征激發了北京高壓科學技術高級研究中心的科學家、該研究的合著者林彥浩的好奇心 。他在一份聲明中說，水星極高的碳含量“讓我意識到 ， 它的內部可能發生了一些特殊的事情” 。
盡管水星很奇怪，但科學家懷疑它可能是像其他類地行星一樣形成的：由熱巖漿海洋冷卻而成 。就水星而言，這片海洋可能富含碳和硅酸鹽 。首先 ， 金屬在其中凝結，形成一個中心核心 ， 而剩余的巖漿結晶成地球的中地幔和地殼 。
多年來 ， 研究人員認為地幔的溫度和壓力剛好足以讓碳形成石墨，石墨比地幔輕，漂浮在地表 。但2019年的一項研究表明，水星的地?？赡鼙纫郧跋胂蟮纳?0英里（50公里） 。這將大大提高地核和地幔之間邊界的壓力和溫度，為碳結晶成鉆石創造條件 。
“我們認為鉆石可能是由兩個過程形成的，”該研究的合著者、魯汶大學副教授奧利維耶·納穆爾告訴《生活科學》的姊妹網站Space.com 。“首先是巖漿海洋的結晶，但這一過程可能只導致在地核/地幔界面形成非常薄的鉆石層 。其次，也是最重要的，是水星金屬核心的結晶 ?！?br>為了研究這些可能性，包括林在內的一個比利時和中國研究人員團隊制作了含有鐵、二氧化硅和碳的化學湯 。這種混合物的成分與某些隕石相似，被認為模仿了嬰兒水星的巖漿海洋 。研究人員還用不同量的硫化鐵淹沒了這些湯；他們認為巖漿海洋中含有大量的硫，因為水星現在的表面也富含硫 。
該團隊使用多砧壓機，將化學混合物置于7千兆帕的破碎壓力下，大約是海平面地球大氣壓力的70000倍 ， 溫度高達3578華氏度（1970攝氏度） 。這些極端條件模擬了水星深處的情況 。
此外，除了模擬石墨或鉆石穩定的物理條件外，研究人員還使用計算機模型對水星地核-地幔邊界的壓力和溫度進行了更精確的測量 。林說，這樣的計算機模型告訴我們行星內部的基本結構 。

研究暗示，水星表面下可能潛藏著9英里厚的實心鉆石層


一張顯示水星地核-地幔邊界擬議鉆石層的圖 。（圖片來源：林彥浩博士、夏利埃博士）
實驗表明，橄欖石等礦物可能形成于地幔中，這一發現與之前的研究一致 。然而，該團隊還發現，向化學混合物中添加硫只會使其在更高的溫度下固化 。這樣的條件更有利于形成鉆石 。事實上，該團隊的計算機模擬表明，在這些修改后的條件下 ， 當水星的內核固化時，鉆石可能已經結晶 。因為它的密度比地核??，所疫\〉降睪?地幔邊界 。計算還表明，如果存在鉆石，它們會形成一個平均厚度約為9英里（15公里）的層 。
然而 ， 開采這些寶石并不完全可行 。除了地球的極端溫度外，這些鉆石太深了——在地表以下約300英里（485公里）處——無法開采 。
但這些寶石之所以重要 ， 還有另一個原因：它們可能是水星磁場的原因 。林解釋說，鉆石可能有助于在地核和地幔之間傳遞熱量，這會產生溫差 ， 導致液態鐵旋轉，從而產生磁場 。
這些結果也有助于解釋富含碳的系外行星是如何進化的 。林說：“導致水星上鉆石層形成的過程也可能發生在其他行星上，可能會留下類似的特征 ?！?。
更多線索可能來自歐洲航天局和日本宇宙航空研究開發機構的聯合任務BepiColombo 。該航天器于2018年發射 ， 計劃于2025年開始繞水星運行 。