美国国家航空航天局航天器发现，水星上有一层10英里厚的钻石层
（左）使用信使号主要任务期间彩色底图成像活动的图像生成的水星彩色视图（右）如果剥去外层，露出10英里厚的钻石层，水星可能会是什么样子（图片来源：Robert Lea（与Canva共同创建）/NASA/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/华盛顿卡内基研究所）
（蜘蛛网eeook.com）据美国太空网（Robert Lea）：太阳系最小的行星可能隐藏着一个大秘密。利用美国国家航空航天局信使号航天器的数据，科学家们确定，距离太阳最近的行星水星的地壳下可能有一个10英里厚的钻石地幔。
水星长期以来一直困扰着科学家，因为它具有许多其他太阳系行星所不具备的特性。这些包括它非常黑暗的表面、非常致密的核心和水星火山时代的过早结束。
这些谜题中还有石墨块，这是太阳系最内层行星表面的一种碳（或“同素异形体”）。这些斑块使科学家们认为，在水星的早期历史中，这颗小行星有一个富含碳的岩浆海洋。这片海洋会浮到表面，形成石墨斑块和水星表面的深色阴影。
同样的过程也会导致地表下形成富含碳的地幔。这些发现背后的团队认为，这个地幔不是之前怀疑的石墨烯，而是由另一种更珍贵的碳同素异形体组成：钻石。
鲁汶大学副教授、团队成员奥利维耶·纳穆尔告诉Space.com：“我们计算出，根据地幔-地核边界压力的新估计，并知道水星是一颗富含碳的行星，在地幔和地核之间的界面上形成的含碳矿物是钻石，而不是石墨。”“我们的研究使用了美国国家航空航天局信使号航天器收集的地球物理数据。”
信使号（水星表面、空间环境、地球化学和测距）于2004年8月发射，成为第一艘绕水星轨道运行的航天器。该任务于2015年结束，绘制了整个小世界的地图，在两极的阴影中发现了丰富的水冰，并收集了有关水星地质和磁场的关键数据。
美国国家航空航天局的信使号在首次飞越水星后离开水星时拍摄的水星高分辨率拼接图像。（图片来源：美国国家航空航天局/约翰·霍普金斯大学应用物理实验室/华盛顿卡内基研究所）
压力之下！
这项新研究还与几年前科学家重新评估水星质量分布时的一个重大惊喜有关，他们发现这颗小行星的地幔比以前想象的要厚。
纳穆尔说：“我们直接认为，这一定对汞上碳、钻石与石墨的物种形成（元素或同素异形体在系统中化学物种之间的分布）有着巨大的影响。”。
艺术家对美国国家航空航天局信使号航天器在水星轨道上的印象。信使号于2011年3月抵达太阳系最内层的行星。（图片来源：美国国家航空航天局/约翰·霍普金斯大学应用物理实验室/华盛顿卡内基研究所）
该团队在地球上通过使用大容量压机复制水星内部存在的压力和温度来研究这一点。他们对一种合成硅酸盐施加了超过7千兆帕的巨大压力，这种硅酸盐是水星地幔中发现的物质的替代品，温度高达3950华氏度（2177摄氏度）。
这使他们能够研究在这些条件下，早期存在于水星地幔中的矿物是如何变化的。他们还使用计算机建模来评估有关水星内部的数据，这为他们提供了水星钻石地幔是如何形成的线索。
纳穆尔解释说：“我们认为钻石可能是由两个过程形成的。第一个过程是岩浆海洋的结晶，但这个过程可能只导致在地核/地幔界面形成一层非常薄的钻石层。”。“其次，也是最重要的，汞金属核心的结晶。”
纳穆尔说，当水星在大约45亿年前形成时，这颗行星的核心是完全液态的，随着时间的推移逐渐结晶。目前，内核中形成的固相的确切性质尚不清楚，但该团队认为这些相一定是低碳或“贫碳”的
他继续说道：“结晶前的液芯含有一些碳；因此，结晶会导致残余熔体中的碳富集。”。“在某个时候，达到溶解度阈值，这意味着液体无法溶解更多的碳，从而形成钻石。”
钻石是一种致密的矿物，但密度不如金属，这意味着在这个过程中，它会漂浮到地核的顶部，在水星地核和地幔的边界处停止。这将导致形成约0.62英里（1公里）厚的金刚石层，然后随着时间的推移继续生长。
随着信使号宇宙飞船历史性地首次飞越水星，它获得了水星阳光照射部分的马赛克。（图片来源：美国国家航空航天局/JHUAPL/CIW）
这一发现突显了最靠近太阳的行星的诞生与太阳系其他岩石行星金星、地球和火星的诞生之间的差异。
纳穆尔补充道：“水星离太阳更近，可能是由富含碳的尘埃云形成的。因此，水星比其他行星含有更少的氧气和更多的碳，这导致了钻石层的形成。”。“然而，地核也含有碳，各种研究人员已经提出地核中钻石的形成。”
研究人员希望这一发现可以帮助揭示围绕太阳系最小行星的其他一些谜团，包括为什么它的火山阶段在大约35亿年前被缩短。
纳穆尔说：“我对水星演化的一个主要问题是，为什么火山活动的主要阶段只持续了几亿年，比其他岩石行星短得多。这一定意味着这颗行星冷却得很快。”。“这在一定程度上与行星的小尺寸有关，但我们现在正在与物理学家合作，试图了解钻石层是否有助于快速散热，从而尽早终止主要的火山活动。”
Namur说，该团队的下一步将是研究地幔/地核边界处金刚石层的热效应。这项研究可以得到跟随信使号脚步的任务数据的支持。
纳穆尔总结道：“我们也在热切地等待BepiColombo收集的第一批数据，希望是在2026年，以深化我们对水星内部结构和演化的理解。”。
该团队的研究发表在《自然通讯》杂志上。
