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晶。
北京時間3月8日消息，據美國麻省理工學院網站報道，通過對水星表面進行分析，科學家們現在已經可以大致重現水星在過去數十億年間的地質歷史。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據，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射線熒光數據進行了分析，并發現水星地表存在兩類成分差異極大的巖石成分。這項發現便引出了這樣一個問題：究竟是何種地質過程可以導致出現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據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境下模擬經歷各種不同的地質過程。通過這些實驗，科學家們發現只有一種機制可以解釋所觀察到的現象，那就是曾經有一個巨大的巖漿洋，這個巖漿洋形成了兩層不同的結晶層并逐漸冷凝，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，它并不是昨天才發生的。事實上水星的地殼至少已經有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，并將結果發表在了近期出版的《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，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，測量的結果可以幫助確定這些地表物質的化學組成情況。
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發出的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。通過這些數據，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法弄清形成這種成分差異的原因。他們首先依據這些化學成分數據反演出組成巖石的可能物質，如氧化鎂，二氧化硅以及氧化鋁。最后，他們得到的結果用格羅夫的話來說就是“很多氧化物”。隨后，研制小組便根據數據反映出的這些物質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晶過程發生的地質過程，以及最終形成的巖石產物。格羅夫表示：“你可以想象會發生些什么。隨著熔化的巖石逐漸冷卻，結晶過程開始，剩余的巖漿中的成分此時已經發生變化。”