水星。资料图片

　水星是一颗岩石质行星，与金星、地球和火星一样，属于类地行星。同时，水星是太阳系八大行星（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星）中最小的行星，也是距离太阳最近的一颗行星。

　　放眼整个太阳系，水星那颗与众不同的“心”让它在众多行星中脱颖而出，吸引着众多科学家探索。

　　质量占比极高的核心

　　之所以说水星有着与众不同的“心”，是因为水星富铁核心占据了其总质量的至少60%，它的半径更是达到了水星半径的四分之三，这一比例远远高于太阳系中其他岩石质行星。例如，地球的地核质量仅占地球总质量的31.5%。

　　所有类地行星从里到外都由地核、地幔和地壳三部分构成。地核主要由金属（铁、镍）组成。地幔和地壳的含铁量较少，主要由硅酸盐构成。

　　根据水星的密度可以推测其内部结构的细节。地球尤其是地球核心的高密度，是由重力压缩导致的。水星的质量较小，内部没有重力挤压效应，所以其核心的高密度是由较高的含铁量所导致。

　　最近的天体科学研究强烈支持“水星有一个熔融的核心”这一理论，并认为包围核心的是500~700千米厚的硅酸盐地幔。根据“水手10号”从地球观察的资料显示，水星的地壳只有100~300千米的厚度。

　　为何水星核心的质量占比如此之高？如今普遍认同的理论是：水星原本有着类似于常见的球粒陨石中“金属—硅酸盐”核心，是太阳系内典型的岩石物质，原本质量大约是当前质量的2.25倍。在太阳系早期历史中，水星可能遭受到一颗直径数百千米、质量约为其六分之一的微行星撞击。这次撞击剥离了大量原始的地壳和地幔，留下的核心就成为水星结构中质量较大的部分。这一理论也非常符合“信使号”分光仪对水星表面元素大量观测得到的结果。

　　表面昼夜温差高达600℃

　　水星是太阳系中表面昼夜温差最大的行星，水星表面的赤道和两极之间有着陡峭的温度差。同时，水星大气层极为稀薄，无法有效保存热量，白天时赤道地区温度可达432℃，夜间可降至-172℃。

　　在从未被阳光直接照射过的南、北极环形山深坑底部，温度常年维持在-170℃以下，远低于水星的平均温度。虽然水星表面的温度在白天非常高，但“信使号”探测器的雷达却探测到水星北极区域内存在大量水冰，大概有10000亿吨。

　　独特的冷却方式

　　有探测发现，水星的冷却导致其半径缩小了大约10千米，相当于自身半径的1%，是太阳系八大行星中缩小幅度最大的。

　　太阳系的行星形成之后，最初都是一团炽热的火球，并且都存在一个冷却的过程。冷却之后，由于热胀冷缩效应，行星体积也会随之缩小。

　　另外，科学家发现，在八大行星中，除了水星外的所有行星都是缓慢冷却的，唯有水星在形成后的5亿年内就基本完成收缩。

　　小“身板”也能创造磁层

　　尽管水星很小，以59天的长周期自转，水星仍有值得注意的全球性磁场。太阳系类地行星中，只有水星和地球拥有全球性磁场，科学家认为这些磁场是由它们核心外层中的电流所产生。根据“水手10号”的测量，它的磁场强度仅有地球的1.1%。

　　和地球一样，水星的磁场是双极的。但不同于地球的是，水星的磁极和水星的自转轴几乎是一致的。来自“水手10号”和“信使号”两艘太空船都测量出水星磁场的强度和形状是稳定的。

　　不仅如此，水星磁场的强度足以偏转围绕着该行星的太阳风，创造出磁层。水星的磁层虽然很小，但已足以将地球包含在内，也能够将太阳风的等离子拘束在内，对行星表面的太空风化产生影响，保护水星不被太阳风袭击。

　　（本文科普知识点由重庆市科学传播专家团成员、重庆大学天体物理教授李芳昱提供指导）