水星是怎样一颗星球它的磁场是否随着时间而改变?

作为与太阳距离最近的行星,在围绕太阳旋转的速度这个维度上,水星比任何其他行星都更快。众所周知,水星是太阳系的八大行星中最小的一颗,其低表面重力的特征,让气氛的保持成为了一种挑战。虽然它并不是太阳系中温度最高的行星,但也足以使其无法维持稳定的大气层环境,并且,它

作为与太阳距离最近的行星,在围绕太阳旋转的速度这个维度上,水星比任何其他行星都更快。众所周知,水星是太阳系的八大行星中最小的一颗,其低表面重力的特征,让气氛的保持成为了一种挑战。虽然它并不是太阳系中温度最高的行星,但也足以使其无法维持稳定的大气层环境,并且,它的气氛甚至比我们熟知的火星还要薄。这个太阳系中最小的行星,比我们地球的月亮略大,由于撞击物没有受到气氛的干扰,因而这个星球上也布满了大大小小的陨石坑,并且,其中的浅陨石坑可能会隐藏厚厚的冰水。
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与此同时,除了太阳系中的地球之外,水星也是唯一具有显著磁场的行星,尽管它的磁场强度还不到地球的1%。我们地球上的生命之所以能够得以生存,其中很大的一个因素就是地球的磁层,是它让我们免于遭受大量的宇宙辐射和太阳辐射。通常情况下,我们都将行星的磁场定义为,金属核心中流体运动所导致的一种现象,而环绕行星的磁层就是通过磁场创造出来的。那么,水星这个确认可通过熔融核心产生磁场的星球,到底具有怎样的气候和天气?而它的神秘磁场,又是否会因为时间的推移而发生变化?

水星以每小时180000公里的速度绕太阳运行,只需要接近88个地球日便能完成一次完整的轨道运行,这个速度快于太阳系中的其他所有行星。水星的质量一直在减小,其核心的冷却导致了凝固、以至于行星的体积变小,这不仅体现在它过去已经失去的部分,直到今天也仍在持续缩小。在其充满褶皱的表面,形成的悬崖和大峡谷,可绵延数百英里的长度。水星也是在地球之后,太阳系中第二密集的行星,它拥有一个庞大的金属核心,占据星球直径的75%左右,达到了3600到3800公里宽,这个庞大的核心,以及丰富的元素结合都让我们感到困惑不已。

虽然水星并不是太阳系中温度最高的星球,但由于该星球并没有足够的大气氛围来吸收热量,以至于其表面温度依然达到了450摄氏度左右,而它的夜间温度可低至零下170摄氏度,其超过600摄氏度的温度波动成为了太阳系之最。水星并不具有充实的大气层,而是一个超薄的外层,主要由太阳风、太阳辐射、微流星体撞击其表面是所喷出的原子构成,总是快速从水星外层逃离到太空的它们,就这样形成了一个粒子的尾巴。由于水星的轨道距离太阳只有几百万英里,这导致了该岩石行星总是不断地遭受到太阳天气的轰击,比如从该恒星吹来的快速移动的风,会让水星的表面受到这些带电粒子的撞击。

我们可以在水星的表面看到诸多陨石坑,而它们都是太阳系早期充满暴力的最佳证据,比如,大约40亿年前,水星被一颗100公里左右宽的小行星撞击,留下了一个大约1550公里宽的撞击坑。并且,科学家们在观察14000个陨石坑之后发现,原来,在水星两极附近的地表之下,竟然有厚厚的水冰沉积物存在,并且,这里的水冰结构似乎更加混乱而复杂。为了对水星陨石坑中的水冰有更好的理解,科学家们将它与月球类似位置的水冰进行了比较,并在这个过程中发现这些隐藏了厚厚冰块的陨石坑,只是它们并没有比水星上的其他陨石坑更浅。

为了更好的理解磁场的演化过程,以更多地了解太阳系行星的不同阶段,人类不仅需要对地球的磁场有清晰的认知,同时还需对地球以外的行星进行磁场方面的研究。水星磁场的历史大约已有将近40亿年,尽管这个类似于地球的磁场格外微弱,但这并不影响科学家们对水星磁场进一步探索。科学家们在之后的研究中发现:水星的极地位置与其古老的磁极相距甚远,也就是说,水星的磁极在这个维度其实也跟地球一样,它们都会因为时间的递进而发生一些微妙的变化,而水星磁极相关的内容,远比我们之前预想的更加复杂。

虽然水星的磁场会随着时间而发生变化,但它却并不是太阳系行星中的特例,通常情况下,科学家们都是通过岩石行星来研究磁场的演化。比如,就我们所生活的地球而言,它每年的北磁极大约都会漂移10到15公里左右,并在过去的大约45亿年时间里,实现了磁场取向翻100倍以上。或许你有所不知,磁场在岩石冷却时的状态可以通过冷却熔岩形成的火成岩来记录,如果它们都是磁性材料,那么核心区域便会与冷却的磁性材料对齐,这个过程被科学家们称为热永久磁化,而地球的最后一次磁场反转时间,则通过对火成岩的分析确认为大约78万年前。由于尚未收集到其他行星的岩石样本,因而科学家们对于月球和地球磁极变化的研究,成为了行星体磁极变化仅有的少数案例,只有永久磁化的岩石,才能帮助我们找到那些过去的线索。

过去,我们没能实现对水星的低空观察,难以对其地壳磁场进行研究,直到宇宙飞船MESSENGER于2015年降落到行星表面,才得以在三个月的时间里,收集到关于水星低空的重要信息。在之后的时间里,科学家们通过其中的一些信息,了解到水星地壳磁化的诸多细节,并通过那些位于不同位置的地壳区域,水星表面对古老水星的“核心磁结构”进行了推断。在航天器收集到的低空检测数据中,存在着不同于大部分地形、具有磁性特征的古老陨石坑,它的形成时间大约为38到41亿年前,或许可以为水星上的古生物提供一些重要线索。并且,该陨石坑或许存在着热永久磁化岩石,在材料凝固之后保留了行星磁场的位置和方向。

为了准确的模拟古代水星磁场,科学家们使用了飞行北半球部分地区时收集到的测量数据。通过数据的筛选和分析,科学家们意外发现水星的磁场,竟然与之前对它的认知有所不同,其古代磁极和该星球目前的地理南极相距甚远,以至于其可能会随着时间的推移而发生一些微妙的变化。科学家们曾预估这些极点的主要聚集地,是该星球北部和南部的两个距离旋转轴更近的点上,但实际探索中的极点却都是在南半球被发现,并且呈现出了随机分布的状态。正因为磁北极和地理南极并没有对齐,所以表明了该星球的偶极磁场已经产生了移动,这同时也说明了,水星磁性的演化和其他行星(包括地球)存在着一些明显的不同。

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