科學家發現，水星正在「不可思議地縮小」

原標題：科學家發現，水星正在「不可思議地縮小」

編者按：科學家們發現自水星誕生以來，其半徑已經縮小了14公里到20公里。並且這種收縮造成了水星表面的陡坡構造。本文譯自Theatlantic原標題為" The Incredible Shrinking Planet"的文章。

在19世紀，地質學家假設地球上之所以出現了一些突出的地貌特徵，是因為隨著時間的推移，地球逐漸萎縮，就像一顆多汁的葡萄變成了葡萄乾。他們認為，當大地收縮時，地面就會收縮，形成高聳的山脈、陡峭的懸崖和深海盆地。

這個理論只有在假設地球被一層均勻的岩石殼覆蓋的情況下才會起作用，而幾年之後，事實證明事實並非如此。20世紀中期，隨著板塊碰撞理論的確立，葡萄乾假說被地質學家們拋棄了。

但這仍然是一個很好的理論，而且恰好適用於另一顆行星:水星。

水星是太陽系中最小的行星，它雖小卻依然很雄偉，水星處在離太陽很近的地方。地球由板塊構造而成，而水星有一層薄薄的單一地殼包裹著它的充滿熔鐵的核心。水星的金屬含量也遠遠超過岩石;它的液態內核占其體積的60%以上，而我們的星球只有15%。

約翰霍普金斯大學應用物理實驗室研究水星的行星科學家Nancy Chabot說:「它基本上是一個被一層岩石包圍的大金屬球。」

20世紀70年代，當美國國家航空和宇宙航行局(NASA)的「水手10號」(Mariner 10)宇宙飛船開始考察太陽系內這顆最深處的行星時，人類才第一次近距離看到了水星。這次任務發現水星能產生一個磁場，磁場就像一個無形的氣泡，可以保護水星表面免受太陽輻射的傷害。磁場是由水星內部的液態金屬內核產生的，它的內核從幾十億年前形成時到現在仍然保持熾熱。

「水手10號」還拍攝了一連串的懸崖和山脊，有的像華盛頓州的聖海倫斯山(Mount St. Helens)一樣高，綿延數百英里。這些被稱為陡坡的地貌吸引了科學家。他們開始解釋這種陡坡的起源，並很快排除了幾種解釋。水星上有火山形成的痕迹，這些痕迹是由熔岩在岩石上流動形成的，但這種活動在幾十億年前就停止了。水星表面也顯示出來很久以前經受過大小不同的物體撞擊痕迹，但這種強烈的撞擊產生的是火山口，而不是山脈。

科學家們檢驗了水星地貌的形成過程。我們太陽系中所有岩石行星的鐵核，包括地球，在45億年前誕生時非常炙熱，後來一直在冷卻。當液態鐵變成固態時，它會收縮，為上面的地殼也創造了收縮的空間。地面裂開，向上推擠，形成了新的地貌。如果這顆行星覆蓋著均勻的地殼，就像蓋子一樣，收縮的影響應該是可見的。科學家預測，水星上的這種陡坡一定是這種現象的結果。

有了這個假設，科學家們利用「水手」拍攝的圖像來計算這些陡坡的長度和高度。他們用這種測量方法來估計水星在其生命周期中收縮了多少。

但科學家們也不能保證估計結果的準確性。「水手」在飛回太空之前只與水星接觸過三次，這使得航天器只能拍攝到水星表面的45%。為了驗證他們的預測，科學家們需要另一個航天器來再次探測這顆行星，並能停留一段時間。

一艘名為「信使號」(MESSENGER)的水星探測器於2011年抵達火星。這次任務首次提供了水星的全球視野。

「三年來，我每天都像個聖誕節的早上的孩子一樣，因為總有一些新的東西要看，而且每次都是令人驚訝的東西，」在此次任務成像系統中工作的查伯特（Chabot）回憶道。

照片顯示水星毫無疑問已經縮小了。它的表面蜿蜒著成千上萬的陡坡。科學家們研究了大約6000個這樣的結構，並計算出，自這個行星誕生以來，其2440公里(1516英里)的半徑已經縮小了14公里到20公里(8.6英里到12.4英里)。

科學家已經在太陽系的其他星球上也發現了類似的痕迹，比如月球和火星。北卡羅萊納州立大學的行星地質學家保羅·伯恩（Paul Byrne）領導了這次「信使號」的研究，他說，在水星上，收縮的跡象更加明顯。

「信使號」的命運與美國宇航局歷史上其他幾艘航天器一樣:它被發射到水星表面。但另一個替代它的水星探測器已經在進程中了。

上個月，歐洲航天局(European Space Agency)和日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)啟動了「比皮科倫坡」BepiColombo任務。BepiColombo由兩個模塊組成，當七年後探測器一旦抵達水星軌道，這兩個模塊將分離進入各自的軌道。 就像之前的「水手號」和「信使號」一樣，BepiColombo會提供更多水星表面的視圖。

伯恩說，他預計他對水星收縮速度的估計不會有太大變化。水星的收縮發生在巨大的時間尺度上，所以在幾年之內不太可能有多大的變化。

然而，關於這顆令人難以置信的不斷縮小的行星，仍有一些問題。具體來說:它還在收縮嗎?如果是，什麼時候會停止?

要解開這一謎題還需要對水星進行另一項任務，但這次是要登陸水星表面，那裡的溫度可以達到430攝氏度(800華氏度)。這個水星探測器需要配備地震檢波器來監聽水星的震動，而科學家也需要等待很長很長的時間才能得到結果。

伯恩說:「唯一能確定水星沒有收縮的途徑是：假設我們在水星表面安裝了能持續工作幾千年的探測地震儀器，卻不能探測到由水星活動和冷卻造成的地震。我認為，沒有任何其他方法能可靠地告訴我們，這個收縮的過程已經結束了。」

編譯組出品。譯者：劉麥麥 Jane，編輯：郝鵬程。

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