伦敦 — 一位研究水星的科学家表示，我们太阳系中最小的行星水星可能蕴藏着理解地球月球如何诞生的线索。
美国宇航局“信使号”水星探测任务首席研究员肖恩·所罗门说，就像月球一样，水星是一个荒凉、多岩且没有空气的天体，尽管它比地球的卫星略大。他在最近于皇家学会举行的月球起源会议上提出了利用水星来深入了解地球月球的想法。
目前还没有一种理论能够成功地回答月球是如何形成的这一问题。最流行的理论是，在45亿年前，一个被称为忒伊亚的行星大小的天体撞击了早期地球，月球是由这次灾难性撞击中喷射出的物质凝聚而成的。
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但是，这个大撞击理论存在缺点，研究人员正在尝试从多个角度寻找新的线索，包括所罗门及其同事对水星起源的研究。
今年3月，耗资4.46亿美元的“信使号”探测器成功完成了对这颗小行星整个表面的测绘。该探测器于2004年发射，并于2011年进入水星轨道。科学家们现在正在筛选“信使号”传回的大量数据。
火山双胞胎？
迄今为止最引人注目的发现之一是月球和水星之间惊人的相似之处，尤其是在地质历史方面。
“水星和月球[似乎]遵循了非常相似的轨迹，”所罗门说，他也是纽约哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的主任。
所罗门补充说，考虑到水星被认为是由于围绕太阳旋转的早期气体和尘埃盘中的物质形成的，而不是像月球那样由于巨大的撞击而形成的，这一点令人惊讶。[美国宇航局“信使号”探测器拍摄的最新水星照片]
就像月球一样，水星表面的一部分是相对平坦的地形。在水星上，这些平原覆盖了27%的表面，在月球上覆盖了大约16%。科学家认为，这两个天体的平原都是在数十亿年前由火山喷发形成的，低粘度熔岩覆盖了地表，有效地淹没了低洼地区并部分填充或掩埋了旧的陨石坑。
尽管水星的古老陨石坑高地和较年轻的火山平原与月球的同类物质的组成不同，但它们的 topography 非常相似，而且年龄也差不多。
这意味着“这两个天体也都发生了爆炸性的火山喷发，产生了所谓的火山碎屑沉积物，即火山碎屑玻璃，”所罗门说。火山玻璃是在天体表面冷却并凝固的熔融岩石。
然而，月球的火山玻璃主要是玄武岩化学成分，颜色比周围环境深。水星上的火山玻璃比其余表面更明亮，更红。
尽管存在差异，但重要的是，“在火山喷发中，岩浆中含有足够的挥发物来驱动产生火山玻璃的火柱喷发，”所罗门说，他解释说“挥发物”是极易逸出的气体。
月球和水星之间的相似之处不止于此。
这两个天体都有极地冰沉积物，形成于永久阴影区域，并由于行星的自转速度和轨道周期之间的共振而保存了数万年。最后，所罗门说，水星和月球都具有很强的半球差异，这意味着它们每个都有两个明显不同的面。
虽然玄武岩平原在永久面向地球的月球一侧盛行，但月球的远侧几乎完全被陨石坑覆盖。
“月球的近侧还具有显着的热量产生元素的集中，并且推测这一侧的温度持续了更长的时间。它甚至可能在化学成分上与远侧不同，”所罗门说。
水星也有重要的半球差异：它的大部分火山平原都在北半球。
水星岩石
那么，这一切能告诉科学家关于月球的起源什么呢？毕竟，这两个天体存在显著差异：与月球不同，水星具有全球磁场；其密度较高；存在大量的硫等挥发性元素；其表面所含的铁少得多，尤其是在其地壳硅酸盐中——这表明两个天体内部深处的过程非常不同。
但所罗门表示，我们应该关注它们地质演化中的许多共同点。
他说：“这意味着月球的许多方面对于大小相似但主体成分不同的岩石天体来说是共同的。”“因此，如果我们想了解是什么造就了月球，而不是是什么造就了行星，我们就必须关注月球的特殊之处。”
月球形成的大撞击理论的一个绊脚石是地球和月球之间令人难以置信的同位素相似性。
的确，如果撞击地球的巨大物体与地球不同，那么为什么行星及其卫星的同位素如此相似呢？
真正有助于解决这个谜团的一件事是来自水星的样本——来自陨石或未来的任务，所罗门说。
如果水星的同位素恰好与地球相似，那就意味着早期围绕太阳旋转的星盘中的大多数物质都具有相同的同位素特征——并且碰撞以增长到地球的最后阶段并创造月球的物体最初具有相似的成分。
然而，这种情况会留下一个奇怪的例外：火星。
火星的同位素与地球不同。如果忒伊亚具有火星的同位素成分，那么地球和月球上的氧同位素将截然不同。
但是，如果水星的结果与地球相似，则可能暗示存在某种过程，该过程使太阳和火星之间所有行星的同位素均质化——而这正是“目前最大的问题”，普渡大学地球、大气和行星科学杰出教授杰伊·梅洛什说。
他补充说：“如果存在[这样一个过程]，那么忒伊亚可能具有与地球几乎相同的同位素组成，那么我们关于为什么月球和地球在同位素上如此相似的所有难题都会迎刃而解。”“这个过程显然没有影响到火星，但它确实影响到了更靠近太阳的行星。”
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