為何水星是顆硬橘子，而不是軟桃子？

我們太陽(yáng)系最內(nèi)側(cè)的行星———水星，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)類(lèi)似橘子，龐大的鐵核如同橘子果肉般占據(jù)了絕大部分體積，而地函和地殼僅如橘子皮般薄薄的一層。這個(gè)現(xiàn)象讓天文學(xué)家疑惑了數(shù)十年，因?yàn)楦鶕?jù)傳統(tǒng)的行星形成理論，水星不太可能會(huì)產(chǎn)生比例這么大的核心。相較之下，地球和其他類(lèi)地行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如桃子一般，因而讓平均密度低了一些。

天文學(xué)家推測(cè)，水星之所以會(huì)是橘子狀結(jié)構(gòu)，可能是因?yàn)樵馐芫薮笞矒舳沟霉杷猁}地函被剝離，也或許是因?yàn)樗耐鈱右恢痹馐芴?yáng)強(qiáng)烈炙烤而蒸發(fā)消失。但過(guò)去幾年“信使”號(hào)的探測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水星地殼含有像鉀這樣的揮發(fā)性元素，如果它曾被劇烈撞擊或因太陽(yáng)炙烤而蒸發(fā)，那么根據(jù)行星形成理論來(lái)說(shuō)，不太可能存在這些揮發(fā)性元素。

其實(shí)不只水星，天文學(xué)家近來(lái)觀測(cè)系外行星的結(jié)果顯示，水星這種橘子結(jié)構(gòu)并非獨(dú)一無(wú)二，還有兩顆已知密度的小型系外行星———開(kāi)普勒-10b和柯羅特-7b，其密度都比預(yù)期大很多，顯示它們應(yīng)該和水星一樣有個(gè)超大金屬核心，而且也和水星一樣很靠近它們的母恒星。現(xiàn)在，有個(gè)新理論可以一次滿足所有條件，解釋這些異狀。兇手，就是陽(yáng)光或星光帶來(lái)的熱。

當(dāng)氣體分子碰撞到一顆高溫塵粒時(shí)，會(huì)將塵粒的熱帶走一部分，并以比碰撞前還快的速度離開(kāi)。德國(guó)杜伊斯堡艾森大學(xué)的杰拉德·伍1ux7nm6hbJcTf8qLfF9YrA==恩等人，正在計(jì)算這個(gè)所謂的“光致漂移力”會(huì)如何影響圍繞恒星運(yùn)動(dòng)的塵粒。

伍恩等人計(jì)算發(fā)現(xiàn)，由于金屬塵粒能傳導(dǎo)熱能，使得整個(gè)塵粒的溫度保持一致，在受到來(lái)自各個(gè)方向的推擠之后，并不會(huì)被推到遠(yuǎn)離恒星的地方。但是那些密度小一些的硅酸鹽塵粒因其隔熱，面對(duì)太陽(yáng)或恒星的那一面會(huì)被加熱而另一面的溫度卻沒(méi)有提升，使得受到氣體分子的推擠時(shí)，熱的那一面會(huì)被推得比冷的那一面多，長(zhǎng)期下來(lái)將使原始太陽(yáng)系中的塵粒被分類(lèi)，金屬塵粒留在靠近恒星的地方，密度較小的塵粒則被推到較遠(yuǎn)處。從這些塵粒中誕生的行星的組成成分和結(jié)構(gòu)因而有所差異。

光致漂移并不是多新的觀點(diǎn)。在約1世紀(jì)以前，利用真空室進(jìn)行研究的物理學(xué)家，就在不停擔(dān)心光致漂移可能產(chǎn)生的影響，因?yàn)楫?dāng)時(shí)抽真空的效果不佳，而光致漂移力又只會(huì)出現(xiàn)在僅殘存非常少氣體的不完美真空狀態(tài)下。

華盛頓卡內(nèi)基研究所的拉里指出，他很欣賞用光致漂移來(lái)解釋水星謎題的這個(gè)觀點(diǎn)，但伍恩等人的理論并不具決定性，沒(méi)辦法完全剔除地函剝離的解釋方式。拉里建議將太陽(yáng)系形成過(guò)程帶入光致漂移效應(yīng)，模擬組成成分，并和“信使”號(hào)實(shí)際測(cè)量結(jié)果加以比較。

伍恩等人則計(jì)劃來(lái)場(chǎng)天然仿真。他希望能在柏林一座110米高的高樓頂端扔下一個(gè)內(nèi)含金屬和灰塵的密封容器，以模擬太空無(wú)重力狀態(tài)；然后用紅外激光掃射這個(gè)容器，最后檢視容器中的塵埃和金屬是否如預(yù)期般分離。如果為真，那么到時(shí)就能大聲說(shuō)：喔耶！橘子對(duì)桃子，1比0！ （盛文娟插圖）