艺术家关于信使号飞船接近水星的概念。资料来源:NASA/JPL
据美国物理学家组织网(作者:Paul M.Sutter,《今日宇宙》):对太阳系形成的模拟基本上是成功的。它们能够复制所有主要行星的位置及其轨道参数。但目前的模拟很难准确计算出这四颗类地行星的质量,特别是水星。一项新的研究表明,为了了解小行星的演化,我们需要更多地关注大行星。
在太阳系的所有岩石内行星中,水星是最奇怪的。它不仅具有最低的质量,而且与它的尺寸相比,它具有最大的核心。这对行星形成模拟来说是一个重大挑战,因为如果不建造一个与之成比例的更大的行星,很难建造如此大的核心。
最近,一组天文学家通过模拟太阳系的形成,研究了几种解释水星奇怪财产的可能性。在太阳系的早期,我们有一个由气体和尘埃组成的原行星盘,而不是一系列整齐的行星。嵌在那个圆盘上的是几十颗小行星,它们最终会碰撞合并并成长为行星。
天文学家认为,原行星盘的内边缘可能相对缺乏物质。同样在这个年轻的系统中,巨型行星并没有出现在它们现在的轨道上。相反,它们从最初形成的地方迁移到现在的位置。当这些巨型行星移动时,它们破坏了内部圆盘的稳定,可能会移除更多的物质。
把这些想法放在一起,天文学家得以建立水星的形成历史。最初,内原行星盘包含许多星子,但随着巨型行星的移动和迁移,它们带走了许多行星的建造材料。剩余的星子在一系列频繁的碰撞中碰撞在一起,导致大量重金属被倾倒到最内部的行星中,形成了水星的大核心。
尽管这些模型能够捕捉到水星的核心尺寸,但模拟仍然无法准确地获得行星的整体质量。模拟通常会产生一个比实际质量大两到四倍的水星。
至于水星是如何形成的,这仍然是一个悬而未决的问题。天文学家认为,我们需要更加仔细地考虑原行星盘的化学财产,尤其是关注尘埃颗粒如何粘在一起,并在水星轨道的强辐射环境中生存下来。
这项工作在arXiv预印本服务器上发布。