水星黑暗表面成因為何?彗星碳塵「漆」上去的

作者 | 發布日期 2015 年 04 月 01 日 17:07 | 分類 天文 , 自然科學 follow us in feedly
mercury 20150401

科學家一直以來試圖為「水星反射率極低的表面」解謎,希望能找出水星表面之所以如此黑暗的原因,而最近,一群科學家似乎解開了謎底──一切都是彗星惹的禍。科學家們認為,數十億年以來每當彗星經過水星時,其成分中的碳塵不斷地將水星表面「漆」黑。



水星外觀與月球十分相似,表面布滿大大小小的環形山(撞擊坑),且兩者有個共通點──缺乏大氣層。水星在 46 億年前形成時,曾經歷過彗星與小行星短暫的輪番撞擊,但由於水星表面缺乏大氣層來減緩撞擊,導致水星表面布滿了大量的隕石坑。科學家曾假設,這些撞擊坑與太陽風粒子轟擊的過程中,在水星表面覆蓋了一層薄薄的、暗色的鐵奈米粒子。但科學家分析水星光譜資料後發現,其表面的奈米鐵含量相當稀少,證明先前的假設不足以解釋水星的黑暗面貌成因。

研究指出,彗星塵埃成分中有 25% 的碳,當彗星靠近水星、接近太陽時,會被加熱而開始碎裂,在這段過程中,彗星分裂的碎片會持續轟擊水星,也因此碳塵得以將水星表面「漆」黑。

這項研究由美國勞倫斯利福摩爾國家實驗室(LLNL)博士後研究員 Megan Bruck Syal 所主導,Syal 透過水星的隕石通量及撞擊影響模型,估算出彗星分裂時釋放出的碳塵多久會影響水星一次,其中有多少碳粒子會留在表面、多少會被釋放到太空中。經估算後她認為,數十億年的轟擊已讓水星表面的碳含量達到 3% 至 6%。

算出水星表面的碳含量後,接著就要找出碳含量中造成其表面黑暗的比例為何。研究團隊以 NASA 的 Ames Vertical Gun Range(規格為 0.3 口徑的瓦斯槍及火藥槍),以其每小時約 25.7 萬公里的時速,模擬發射拋射體對星體的影響,至於拋射體則模擬彗星成分、以糖為材料。

研究團隊將拋射體發射至模擬月海玄武岩(月球表面呈現大塊黑色的玄武岩平原)的材料,而拋射體在發射後,受碰撞產生的熱能使糖材料燃燒,釋出的碳粒子使模擬月海玄武岩的材料表面反射光減少了 5%,其剩餘的反射光約等同於目前水星最黑暗的表面區塊。

至於為何要用月海玄武岩模擬水星表面呢?研究團隊表示,之所以選擇玄武岩,是要看看若原先表面就十分黑暗,還能否受碳粒子影響而加深漆黑程度。奇妙的是,儘管實驗結果顯示水星表面可能是被彗星碳塵「漆」黑的,但光譜分析中並沒有看到任何碳的光譜訊號,也就是說,碳就好比無形的油漆,在數十億年來持續為水星表面漆上隱形的塗黑劑。

 

延伸閱讀:

關鍵字: , ,

發表迴響