教育線上/水星不死寂 中大揭地幔活動持續塑星貌
【大公報訊】記者郭如佳報道：水星常被形容為一顆地質上已經「死去」的星球，其地貌一般被認為是行星冷卻收縮、外殼擠壓而成，相關活動理應早已停止。香港中文大學領導的研究團隊卻發現，水星北極附近一片較晚形成的年輕平原，是全水星地殼擠壓變形最嚴重的地區。研究揭示，該處地底深處曾有來自深部地幔的熾熱岩石上湧，顯示地幔熱活動可能是水星地貌仍在持續塑造的重要原因。
相關研究已發表於《自然通訊》。水星是太陽系中體積最小、最靠近太陽的行星，如其他類地行星的地貌形成類似，行星熾熱的內部逐漸冷卻，整體體積隨之收縮時，堅硬外殼被擠壓，形成長長的懸崖與山脊，就像蘋果放久了，果皮皺起一樣。中大研究聚焦的北部平坦平原位於水星北極附近，覆蓋水星表面約7%，形成於約37億年前，於水星而言相當年輕。按現有理論，水星大部分收縮早已發生，較晚形成的地表理應受較少影響，惟中大團隊將全水星的懸崖與山脊逐一繪圖，並量度各處地殼受壓程度發現，北部平坦平原的皺褶程度是全水星最高，單靠冷卻收縮無法解釋其地貌成因。
表裏連動遠比認知長
團隊結合水星的重力與地形數據，配合行星內部電腦模擬，結果顯示，區域性的地幔活動亦能持續影響水星表面。研究指出，北部平坦平原中央有一塊寬闊而平緩的隆起，稱為「北部隆起」，相信是一團曾經從地表以下約350公里上湧、熾熱而密度較低的岩石造成。該團岩石無法穿透水星堅硬的外殼，於是在下方向兩側擴散，形成一層約730公里寬的扁平岩層，將平原中央推高並輕微拉伸，周邊平原則被擠壓皺起。即使岩石後來冷卻、隆起開始下沉，擠壓並未停止，留下的應力在其後極長時間內繼續令地表破裂，解釋了為何該區部分懸崖與裂縫看起來出奇地「新」。
論文第一作者、中大地球與環境科學系博士後研究員謝景椿形容，即使主要熱演化階段結束已久，深處仍有力量在持續塑造水星表面，「就像腳已抬起，腳印卻仍往地面壓下去」。論文通訊作者、中大地球與環境科學系助理教授詹彥指出，這些變形在北部隆起周圍形成如箭靶般的同心圓圖案，與行星深處的熱源密切相關，改變了學界對水星懸崖與山脊形成的理解。論文共同作者、香港大學地球與行星科學系教授張健表示，一個從如此深處開始的岩石上湧，能在表面留下如此整齊的痕跡，說明水星內部與表面的連動時間遠比認知中長。
團隊表示，這項研究為解讀水星地表皺褶提供了新方式，亦可套用於其他星球，如火星與金星地表同樣存在深部上湧的跡象，但過往研究極少如此清晰地將其與地表裂縫及懸崖聯繫。透過地表測繪與內部模擬，研究反映了岩質行星如何冷卻、收縮，以及局部區域如何靠深處熱量「重新活躍」長達數十億年。研究由香港研究資助局、國家自然科學基金委員會及中國科學技術部等資助。
