水星巨大铁核与太阳磁场关系将磁性考虑进去

近日，美国马里兰大学的一项新研究对有关水星的一个流行假说提出了质疑。该假说解释了水星为何有着相对其地幔(介于行星内核和地壳之间的部分)而言较大的内核。几十年来，科学家们一直认为，在太阳系形成过程中，与其他天体“撞了就跑”式的撞击导致水星地幔大量流失，并留下了巨大、致密的金属内核。但新研究揭示，原因不在于碰撞，而在于太阳的磁性。

马里兰大学地质学教授威廉·麦克多诺和日本东北大学的吉崎昂开发了一个模型，显示一颗岩态行星内核的密度、质量和铁含量受到其与太阳磁场距离的影响。描述这一模型的论文发表在近日出版的《地球与行星科学进展》上。

麦克多诺说：“我们太阳系的4颗内层行星——水星、金星、地球和火星——由不同比例的金属和岩石构成。随着行星离太阳越远，其内核中的金属含量会下降。我们的论文显示，在太阳系的早期形成过程中，原材料的分布受到太阳磁场的控制，从而对这种情况作出了说明。”

麦克多诺的新模型显示，在太阳系形成初期，年轻的太阳被旋转的尘埃和气体云团包围，铁粒则被太阳的磁场吸引向中心。当行星开始从尘埃和气体云团中形成时，相比距离太阳较远的行星，离太阳较近的行星在其内核中吸收了更多的铁。

研究人员发现，在岩态行星的内核中，内核的密度和铁的含量与行星形成时太阳周围磁场的强度相关。他们的新研究表明，在今后描述岩态行星包括太阳系外岩态行星构成的尝试中，应该将磁性考虑进去。

麦克多诺利用现有的行星形成模型确定了在太阳系形成过程中气体和尘埃被拉入太阳系中心的速度。他考虑了太阳在形成时产生的磁场，并计算了该磁场如何穿过尘埃和气体云团吸引铁。

随着早期太阳系开始冷却，未被吸引进入太阳的尘埃和气体开始聚集。离太阳较近的团块会暴露在较强的磁场下，因此会比离太阳较远的团块含有更多的铁。随着这些团块汇集并冷却成旋转的行星，引力将铁吸引到它们的内核中。

随着麦克多诺将这一模型纳入行星形成的计算，它揭示了行星内核金属含量和密度的一种变化率，这同科学家对太阳系行星的已有认识非常吻合。水星的金属内核约占其质量的3/4。地球和金星的内核只占其质量的约1/3，而作为岩态行星最外层的火星，其内核只占其质量的约1/4。

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