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焦点简讯:长“尾巴”的不一定是彗星，还有可能是水星
发布时间：2022-08-30 19:44:59 文章来源：科技日报
长“尾巴”的不一定是彗星，还有可能是水星

8月28日，水星迎来2022年第五次大距，也是第三次东大距。如果你对水星进行观测、拍照，或许能够幸运地发现水星也像彗星一样，有一条“尾巴”。水星的尾巴呈黄色，这是钠被激发后产生的现象。


(资料图片仅供参考)

那么，水星为什么会有尾巴？又为什么会是钠尾？如同彗星一样，水星会有尾巴也是因为受到太阳风的吹拂，特别是作为离太阳最近的行星，水星受到的太阳风更为猛烈；而钠尾则表明水星表面含有丰富的钠，因此才能形成钠尾。那么问题又来了，为什么水星会含有丰富的钠呢？这个问题的答案，或与水星的起源有关。

水星三种诞生假说

在望远镜发明之前，人们对水星知之甚少，甚至连水星凌日也观测不到。20世纪，随着大型望远镜和一些科学观测仪器的投入使用，人们对水星有了更多的了解。利用光度计测量水星的亮度，科学家最终分析出了水星表面土壤的某些特征，这些特征与月壤十分相似。通过偏振计研究水星的土壤，科学家发现了水星存在环形山的证据。此外，水星有一个特点是月球没有的——水星上有大气。不过这个大气并非我们认知中的大气层，而是一个外逸层——不断有物质从中离开水星，钠也是其中之一。

要知道，水星大气的组成与水星地表的组成相关。因此，水星的钠尾表明水星地壳含有丰富的金属。依据“水手十号”的探测数据，科学家发现水星有一个由铁和镍等金属组成的熔融核心，其直径约为水星的3/4，体积约为水星的57%。另外，水星的密度仅略低于地球，如果排除引力压缩的影响，水星可以称得上是太阳系中密度最大的行星。

那么，核心密度如此高的行星，是怎么形成的？

目前，被人广泛接受的理论是大碰撞假说。这种假说认为，水星在形成早期和其他类地行星没有区别，但是被一颗质量为水星1/6的行星撞击，由于水星的逃逸速度较低，而且两者相对速度较高，这次撞击剥离了水星大部分的地壳和地幔，才导致了水星如今巨大的核占比。此外，大碰撞假说认为，水星的诞生位置可能在今天的小行星带，被碰撞之后才转入了今天的轨道。

第二种假说认为，水星可能是受到原始太阳星云的影响，在原始太阳星云的演化后期，水星所在的区域温度可能高达2500—3500开尔文，这样的温度可以融化大部分的岩石地幔。因此，如今的水星核占比才会如此之高。

第三种假说认为，太阳在水星形成早期阻碍了水星的吸积，这导致水星不能形成一个足够厚的地壳。

2011年至2015年环绕水星运行的“信使”号水星探测器，发现水星地表钾和硫等物质的含量高于预期。要知道，无论是大碰撞产生的高温，还是原始太阳星云的高温，都会导致钾、硫等物质的挥发。所以，此次发现在一定程度上动摇了前两种假说。

当然，要想真正揭开水星诞生之谜，还需要进一步的探测研究。

钠尾的预测与发现

通过探测水星的外逸物质，科学家可以推断出水星地壳的化学组成；反过来，科学家也能通过水星地壳的化学组成对其空间的一些现象做出解释。

1985年，科学家在检测水星外逸层的夫琅禾费光谱时发现了钠的存在。这些钠是怎么产生的呢？一些学者认为，这是水星外壳和陨石撞击时产生的物质，而水星自身的高金属含量也成为钠的重要来源。将钠喷射到外逸层是热蒸发、光子激发、冲击蒸发与离子溅射等多个物理过程的综合结果。

不过，有意思的是，这些物理过程的产生都有其特定的时间与空间限制，而且大多数物理过程不能将钠加速到逃逸速度，那么水星是如何形成钠尾的？科学家模拟了太阳辐射对从不同表面发生的钠原子逃逸轨迹的影响并得出结论：只要初始速度大于2千米/秒，钠原子便可以从辐射加速度中获得足够的能量，使水星形成类似于彗星彗尾的钠尾。

在2000年和2001年，科学家终于观察到了水星钠尾。钠尾之所以如此难以观测，是因为水星常年在太阳附近，只有在很少的日子里的日出前、日落后的半小时内才能观测到。科学家发现，太阳辐射对钠尾的加速最终使得钠尾末端的速度高达11千米/秒，横向速度也有2—4千米/秒。根据他们的估计，水星尾巴末端的钠总通量约为（2—5）×1023个原子/秒，这是一个非常高的数值，约等于水星生成钠总量的1%—10%，为形成可观测的钠尾提供了物质保障。

（据石头科普工作室公众号）  

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