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        研究顯示水星表面45億年前或存巨大巖漿洋

        水星表面45億年前或存巨大巖漿洋

        2013-03-08 11:46:37

        科學家們在水星上觀察到奇特的巖石成分差異,這可能是由一個巨大的巖漿洋形成的。隨著時間的推移,這個巖漿洋逐漸冷卻并形成不同成分的結(jié)晶。

          北京時間3月8日消息,據(jù)美國麻省理工學院網(wǎng)站報道,通過對水星表面進行分析,科學家們現(xiàn)在已經(jīng)可以大致重現(xiàn)水星在過去數(shù)十億年間的地質(zhì)歷史。日前,借助對水星地表巖石化學成分的分析,美國麻省理工學院的科學家們提出,水星表面在45億年前這顆行星形成之后不久可能曾經(jīng)擁有一個巨大的巖漿洋。

          科學家們分析了美國宇航局信使號探測器的數(shù)據(jù),該探測器自從2011年3月份以來一直在水星軌道上運行。當年晚些時候,科學家們對信使號獲取的X射線熒光數(shù)據(jù)進行了分析,并發(fā)現(xiàn)水星地表存在兩類成分差異極大的巖石成分。這項發(fā)現(xiàn)便引出了這樣一個問題:究竟是何種地質(zhì)過程可以導致出現(xiàn)如此顯著的成分差異?

          為了回答這個問題,美國麻省理工學院的研究小組利用探測器獲取的成分數(shù)據(jù)在實驗室中配制合成了這兩種巖石類型,并將這兩類合成巖石至于高溫高壓環(huán)境下模擬經(jīng)歷各種不同的地質(zhì)過程。通過這些實驗,科學家們發(fā)現(xiàn)只有一種機制可以解釋所觀察到的現(xiàn)象,那就是曾經(jīng)有一個巨大的巖漿洋,這個巖漿洋形成了兩層不同的結(jié)晶層并逐漸冷凝,隨后又再次熔化成為巖漿并噴出到了水星地表。

          蒂莫西·格羅夫(Timothy Grove)是美國麻省理工學院地質(zhì)學教授,他說:“水星上的這件事讓人感覺有趣的一點在于,它并不是昨天才發(fā)生的。事實上水星的地殼至少已經(jīng)有40億年歷史,因此這個巖漿洋實際上是一個極為古老的產(chǎn)物。”

          格羅夫和博士后研究生貝納德·查理(Bernard Charlier)以及麻省理工學院地球物理學及行星科學教授瑪利亞·祖伯爾(Maria Zuber)共同合作完成了這項研究,并將結(jié)果發(fā)表在了近期出版的《地球和行星科學通報》上。

          復制水星巖石

          信使號探測器進入水星軌道時正值太陽耀斑爆發(fā),作為距離太陽最近的行星,水星暴露于太陽的狂轟濫炸之中。這樣的后果是其地表的巖石會發(fā)出強烈的熒光光譜,科學家使用X射線光譜儀便可以對此進行測量,測量的結(jié)果可以幫助確定這些地表物質(zhì)的化學組成情況。

          在信使號圍繞水星軌道運行期間,其搭載的X射線光譜儀對水星地表物質(zhì)發(fā)出的X射線輻射進行了測量。2011年9月,信使號科學團隊在這些波譜中識別出一些峰,每一個波峰都代表一種巖石化學成分元素。通過這些數(shù)據(jù),科學家們識別出水星地表兩種主要的巖石類型。

          格羅夫,查理和祖伯爾于是開始設(shè)法弄清形成這種成分差異的原因。他們首先依據(jù)這些化學成分數(shù)據(jù)反演出組成巖石的可能物質(zhì),如氧化鎂,二氧化硅以及氧化鋁。最后,他們得到的結(jié)果用格羅夫的話來說就是“很多氧化物”。隨后,研制小組便根據(jù)數(shù)據(jù)反映出的這些物質(zhì)的成分比例在實驗室中配制模擬巖石樣品。格羅夫表示:“我們按照比例配制巖石樣品,這樣我們便獲得了與水星地表成分相同的模擬巖石。”

          熔體中的結(jié)晶

          隨后,研究組將這些配制好的巖石樣品放入高溫爐中熔化,先升溫然后再降溫,以便模擬水星上導致結(jié)晶過程發(fā)生的地質(zhì)過程,以及最終形成的巖石產(chǎn)物。格羅夫表示:“你可以想象會發(fā)生些什么。隨著熔化的巖石逐漸冷卻,結(jié)晶過程開始,剩余的巖漿中的成分此時已經(jīng)發(fā)生變化。”

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