水星地殼比任何人想像的都要薄？

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在NASA的水星表面、太空環境和地球化學測距(MESSENGER)任務於2015年結束後，人們認為太陽系最裡面那顆行星的外殼大約有22英里(35公里)厚。然而一位科學家現在卻不這麼認為。亞利桑那大學月球和行星實驗室的Michael Sori認為，水星的地殼只有16英里(26公里)厚，密度比鋁還大，新估計支持了地殼主要是由火山活動形成的理論。Sori試圖確定在水星上的「地殼均衡說」是什麼類型。重力總是試圖把行星表面拉成一個光滑的球體，所以一定有什麼東西可以抵消這種拉力，以防止世界的高峰和低谷融化，Isostasy描述了「某物」背後的過程。

美國宇航局的信使號探測器在2011年進入水星軌道之前，在太空中飛行了超過6.5年。圖片：NASA/JHU-APL

博科園-科學科普：有兩種基本的地殼均衡，兩者都要求平衡行星不同部分的質量，但它們的方式不同。Pratt isostasy假定一個星球的地殼密度因地點而異，而Airy認為地殼的深度在很大程度上取決於地形。Sori著手將水星的密度與它的地形聯繫起來。科學家們已經利用水星軌道信使號(水星軌道信使號)收集的數據構建了一幅地形圖——這是迄今為止唯一一次訪問這顆行星的探測器——但一幅密度圖並不存在。所以Sori用水星表面發現的元素數據製作了自己的模型。知道岩石通常是由什麼礦物質構成的，也知道每種礦物質都含有什麼元素，們知道每一種礦物質的密度。把它們加起來，就得到了密度圖

Pratt isostasy預測高密度的礦物應該優先集中在火山口和低密度的礦物在山區。但是蒼井空沒有發現這種關聯，所以他拒絕了這個想法。這就使Sori產生了Airy isostasy，一個過去用來估計水星地殼厚度的模型。一個類比可以幫助我們描繪出正在發生的事情：冰山的頂端由一團從水下深處伸出的冰支撐著。冰山的質量與排水量相同。同樣地一座山和它的根所包含的質量與被移動的地幔物質相同。在環形山中，地殼很薄，地幔靠近地表。包含一座山的行星的楔子的質量與包含一個隕石坑的楔子的質量相同。這些參數在二維空間中起作用，但當考慮球面幾何時，公式就不成立了。

然而，由來自月球和行星實驗室的Isamu Matsuyama和加利福尼亞大學的道格拉斯·海明威共同開發的一個公式，確實適用於像行星這樣的球形天體。它沒有平衡地殼和地幔的質量，而是平衡地殼對地幔施加的壓力，提供了更準確的地殼厚度估計值。Sori用他的密度估計值和matsuyama -海明威模型來計算他新的地殼厚度。Sori在《地球與行星科學快報》(Earth and planet Science Letters)上發表了一篇題為《水星的薄而緻密的外殼》(A Thin, density Crust for Mercury)的論文。

博科園-科學科普｜文：Scott Snowden, Space

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