很多人不知道,水星不仅是太阳系中最小的行星,也是唯一的一有尾巴的行星!

水星这么长的一条尾巴,其实是由太阳风从水星表面剥离出来的钠原子组成的。这些钠原子被太阳的紫外线激发后发出黄色的光,形成了一条长达350万公里的光谱线。

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但这条尾巴只有在特殊的条件下才能被观测到,需要使用钠滤波器来过滤掉其他波长的光,只保留水星钠尾的特征波长。

钠滤波器是一种利用金属蒸气狭窄的吸收或共振光谱线来过滤光的高效光学带通滤波器,可以在紫外线、可见光和红外线频率范围工作。因此可以用于观测水星、月球、彗星等天体的钠尾或钠环。

那么,水星为什么会有尾巴呢?又为什么会是钠尾呢?

这些问题其实与水星的起源和演化有密切的关系。

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水星是太阳系中最靠近太阳的行星,它的轨道半径只有5800万公里,比地球小了近三分之二。这意味着水星受到太阳风和太阳辐射的影响非常大。

太阳风是由太阳大气层不断向外喷射的高速带电粒子流,它们会与行星大气和磁场相互作用,从而改变行星表面和周围环境的物理和化学状态。太阳辐射则是由太阳发出的电磁波,它们会对行星表面和大气中的原子和分子产生激发、电离、解离等效应,从而改变它们的能级和结构。

由于水星不像我们地球,没有一个稳定而厚实的大气层来保护它,它只有一个由微量气体组成的外逸层,这些气体主要来自水星表面被撞击或加热后释放出来的物质。因此,水星表面上的原子和分子很容易被太阳风剥离或者被太阳辐射激发。其中,钠原子是最容易被激发并发出黄色光谱线(589纳米)的元素之一。

那么,为什么水星表面上会有如此丰富的钠呢?

这可能与水星内部结构有关。根据“水手十号”和“信使号”两个探测器所获得的数据,科学家推断出水星有一个由铁和镍等金属组成的熔融核心,其直径约为水星的3/4,体积约为水星的57%。因此,水星也是太阳系中密度最大(除去引力压缩效应)的行星。

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那么,为什么水星会有如此巨大而重的核心呢?

目前有三种主流的假说来解释这一现象:

  • 大碰撞假说:水星在形成早期和其他类地行星没有区别,但是被一颗质量为水星1/6的行星撞击,由于水星的逃逸速度较低,而且两者相对速度较高,这次撞击剥离了水星大部分的地壳和地幔,才导致了水星如今巨大的核占比。
  • 高温假说:水星可能是受到原始太阳星云的影响,在原始太阳星云的演化后期,水星所在的区域温度可能高达2500—3500开尔文,这样的温度可以融化大部分的岩石地幔。因此,如今的水星核占比才会如此之高。
  • 低吸积假说:太阳在水星形成早期阻碍了水星对太空物质的吸积,这导致水星不能形成一个足够厚的地壳。

这三种假说都有一定的理论和观测支持,但也都有一些难以解释的问题。例如,大碰撞假说难以解释水星表面为什么还有一些轻元素(如钾、硫等)的存在,而高温假说难以解释水星为什么没有形成一个更大的铁核。

因此,要想真正揭开水星诞生之谜,还需要进一步的探测研究。

不过,通过观测水星钠尾,我们不仅可以了解水星表面和外逸层的物理和化学特征,还可以推测出水星内部结构和演化历史的线索。同时,我们也可以探索太阳风和太阳辐射对行星环境的影响和作用机制。因此,水星钠尾是一个具有重要科学意义和价值的天文现象。

话说回来,你看到过水星这条长长的尾巴么?