太陽(yáng)系最小的行星居然有一條350萬(wàn)公里的尾巴!望遠(yuǎn)鏡拍到很震撼
很多人不知道,水星不僅是太陽(yáng)系中最小的行星,也是唯一的一個(gè)有尾巴的行星!
水星這么長(zhǎng)的一條尾巴,其實(shí)是由太陽(yáng)風(fēng)從水星表面剝離出來(lái)的鈉原子組成的。這些鈉原子被太陽(yáng)的紫外線激發(fā)后發(fā)出黃色的光,形成了一條長(zhǎng)達(dá)350萬(wàn)公里的光譜線。
但這條尾巴只有在特殊的條件下才能被觀測(cè)到,需要使用鈉濾波器來(lái)過(guò)濾掉其他波長(zhǎng)的光,只保留水星鈉尾的特征波長(zhǎng)。
鈉濾波器是一種利用金屬蒸氣狹窄的吸收或共振光譜線來(lái)過(guò)濾光的高效光學(xué)帶通濾波器,可以在紫外線、可見(jiàn)光和紅外線頻率范圍工作。因此可以用于觀測(cè)水星、月球、彗星等天體的鈉尾或鈉環(huán)。
那么,水星為什么會(huì)有尾巴呢?又為什么會(huì)是鈉尾呢?
這些問(wèn)題其實(shí)與水星的起源和演化有密切的關(guān)系。
水星是太陽(yáng)系中最靠近太陽(yáng)的行星,它的軌道半徑只有5800萬(wàn)公里,比地球小了近三分之二。這意味著水星受到太陽(yáng)風(fēng)和太陽(yáng)輻射的影響非常大。
太陽(yáng)風(fēng)是由太陽(yáng)大氣層不斷向外噴射的高速帶電粒子流,它們會(huì)與行星大氣和磁場(chǎng)相互作用,從而改變行星表面和周圍環(huán)境的物理和化學(xué)狀態(tài)。太陽(yáng)輻射則是由太陽(yáng)發(fā)出的電磁波,它們會(huì)對(duì)行星表面和大氣中的原子和分子產(chǎn)生激發(fā)、電離、解離等效應(yīng),從而改變它們的能級(jí)和結(jié)構(gòu)。
由于水星不像我們地球,沒(méi)有一個(gè)穩(wěn)定而厚實(shí)的大氣層來(lái)保護(hù)它,它只有一個(gè)由微量氣體組成的外逸層,這些氣體主要來(lái)自水星表面被撞擊或加熱后釋放出來(lái)的物質(zhì)。因此,水星表面上的原子和分子很容易被太陽(yáng)風(fēng)剝離或者被太陽(yáng)輻射激發(fā)。其中,鈉原子是最容易被激發(fā)并發(fā)出黃色光譜線(589納米)的元素之一。
那么,為什么水星表面上會(huì)有如此豐富的鈉呢?
這可能與水星內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。根據(jù)“水手十號(hào)”和“信使號(hào)”兩個(gè)探測(cè)器所獲得的數(shù)據(jù),科學(xué)家推斷出水星有一個(gè)由鐵和鎳等金屬組成的熔融核心,其直徑約為水星的3/4,體積約為水星的57%。因此,水星也是太陽(yáng)系中密度最大(除去引力壓縮效應(yīng))的行星。
那么,為什么水星會(huì)有如此巨大而重的核心呢?
目前有三種主流的假說(shuō)來(lái)解釋這一現(xiàn)象:
大碰撞假說(shuō):水星在形成早期和其他類地行星沒(méi)有區(qū)別,但是被一顆質(zhì)量為水星1/6的行星撞擊,由于水星的逃逸速度較低,而且兩者相對(duì)速度較高,這次撞擊剝離了水星大部分的地殼和地幔,才導(dǎo)致了水星如今巨大的核占比。
高溫假說(shuō):水星可能是受到原始太陽(yáng)星云的影響,在原始太陽(yáng)星云的演化后期,水星所在的區(qū)域溫度可能高達(dá)2500—3500開(kāi)爾文,這樣的溫度可以融化大部分的巖石地幔。因此,如今的水星核占比才會(huì)如此之高。
低吸積假說(shuō):太陽(yáng)在水星形成早期阻礙了水星對(duì)太空物質(zhì)的吸積,這導(dǎo)致水星不能形成一個(gè)足夠厚的地殼。
這三種假說(shuō)都有一定的理論和觀測(cè)支持,但也都有一些難以解釋的問(wèn)題。例如,大碰撞假說(shuō)難以解釋水星表面為什么還有一些輕元素(如鉀、硫等)的存在,而高溫假說(shuō)難以解釋水星為什么沒(méi)有形成一個(gè)更大的鐵核。
因此,要想真正揭開(kāi)水星誕生之謎,還需要進(jìn)一步的探測(cè)研究。
不過(guò),通過(guò)觀測(cè)水星鈉尾,我們不僅可以了解水星表面和外逸層的物理和化學(xué)特征,還可以推測(cè)出水星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化歷史的線索。同時(shí),我們也可以探索太陽(yáng)風(fēng)和太陽(yáng)輻射對(duì)行星環(huán)境的影響和作用機(jī)制。因此,水星鈉尾是一個(gè)具有重要科學(xué)意義和價(jià)值的天文現(xiàn)象。
話說(shuō)回來(lái),你看到過(guò)水星這條長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴么?