科学家破解水星“黑面”之谜

　　来源：中国科学报

水星表面图片来源：《科学》

　　水星暗淡、没有空气的表面与月球很相似，因此这也让科学家们一直感到困惑——为什么与地球的卫星月亮相比，这颗行星反射的太阳光是如此之少。

　　跟太阳系的其他天体相比，水星简直就是个小黑炭，其表面颜色特别深，反射阳光的能力很弱。美国科学家最近提出，这是由于接近太阳的彗星在碎裂时将含碳的尘埃撒在水星表面。

　　之前的研究已经表明，一般而言，彗星、小行星以及其他小型天体在相对较近的撞击中会向水星表面散播一些物质，而这些物质所反射的太阳光仅占月球上类似物质反射太阳光数量的三分之二。

　　研究人员指出，对于这种光线低反射率的一种最主要的解释并不能适用于在水星表面发生的情况。（该解释认为，包括铁元素在内的大量矿物质能够强烈吸收与其接触的某一波长的光线。）

　　通常情况下，微小陨石和太阳风的轰击会使这类天体表面产生一层薄薄的含铁纳米微粒，使其变黑。但光谱分析表明，水星表面的含铁纳米微粒非常少，不足以让它变黑。

　　科学家分析指出，这是因为水星的亮度在一个特定的波长范围内，这意味着其表面岩石中仅含有不到3%的铁元素。

　　如今，一个研究小组指出，导致这一切的责任完全在于另一种元素——碳。

　　美国加利福尼亚州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的天文学家Megan Bruck Syal及其同事报告说，彗星正是这些水星表面碳元素的主要来源——据估算，彗星的重量有18%是由碳构成的。

　　这些“脏雪球”接近太阳时通常会裂解，损失多达25%的质量，将大量尘埃撒在水星这颗离太阳最近的行星上。计算表明，经过数十亿年的彗星尘埃轰击，水星表面含碳量可达3%至6%。

　　但研究人员同时指出，另一个更大的碳来源可能是源自富含碳小陨石的持续不断的轰击。他们估计，彗星尘埃以及其他碳来源落在水星表面的可能性是落在月球表面的50倍。

　　研究人员还进行了模拟实验，用糖模拟彗星里的复杂有机物，用类似月岩的物质代表被彗星尘埃轰击的天体。结果显示，轰击过程会使微小的碳粒子嵌入岩石表面，让它变得更黑，对光线的反照率降到5%以下，与水星表面最黑的区域类似。

　　此外，光谱分析显示，轰击过程得到的样本在光谱上没有独特之处，这一点也与水星相似。研究人员说，彗星中的碳可能起到了“隐形涂料”的作用，使水星变黑。

　　研究人员在最新出版的《自然—地球科学》杂志上报告了这一研究成果。

　　研究人员指出，这些撞击除了在水星表面锻造出类似于玻璃一样的物质外，当小陨石在撞击过程中汽化时还会释放出碳，当然是以无定形碳（有点儿类似于煤烟）、石墨和纳米钻石的形式。所有这些物质在基本没有空气的行星表面是很稳定的，尽管那里在阳光照射的区域具有地狱般的温度。

　　因此不难想象，一颗被煤烟和铅笔芯弄脏了的星球会比预期显得更加暗淡。

　　水星是太阳系八大行星最靠内侧的一颗，也是最小的，并且有着八大行星中最大的轨道偏心率。它每87.968个地球日绕行太阳一周，而每公转2.01周同时也自转3圈。水星是一颗类地行星，由于其非常靠近太阳，所以只会出现在凌晨成为晨星，或是黄昏出现作为昏星。除非有日食，否则在阳光的照耀下通常是看不见水星的。