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美国莱斯大学的实验室里,研究员张逸深把一堆化学粉末装进高温高压装置,调好温度和气

美国莱斯大学的实验室里,研究员张逸深把一堆化学粉末装进高温高压装置,调好温度和气压,开始“烹饪”。他烧的不是地球岩石,是水星的。

没有人去过水星,也没有探测器从水星带回过样品。但张逸深手里有一块替身:一颗1891年坠落在阿塞拜疆的陨石,名叫Indarch。这颗陨石的化学成分跟水星地壳极为相似,铁含量低,硫含量高,化学状态高度还原,原子倾向于抓住电子,不轻易交出去。它被认为可能就是当年拼出水星的那类原材料。

张逸深按照Indarch的化学配方,把各种成分混在一起,再用高温高压装置模拟水星内部的环境,等于在地球上重建了一个微缩版的水星岩浆房。先配料,再加热,再看它怎么结晶。烧出来的结果,跟地球经验对不上。

水星岩浆开始结晶的温度,可能比同类地球岩浆低得多。硫是罪魁祸首。在地球和火星上,硫几乎全被铁“绑定”,两者牢牢结合,不影响岩石的主体结构。水星不一样,它的铁含量极低,硫找不到铁,便转头去跟镁、钙这些造岩元素结合。这一换,问题就来了:镁和钙本该跟氧一起搭建稳固的硅酸盐网络,构成岩石的骨架。硫挤掉了氧的位置钻进了这张网络,而硫与造岩元素之间的键合比氧弱得多,整个骨架因此变得松散,结晶所需的温度随之下降。翻译成大白话:水星的岩浆更容易保持液态,在地球上早该凝固的温度下,它还在流动。

这意味着水星的地幔冷却、固化、演化的整个过程,跟地球走的是完全不同的路径。地球地质学的经验公式搬到水星上,直接失效。

太阳系里最小的岩石行星,恰好也是还原程度最高的一颗。地球的岩浆演化由水和碳主导,水星上接替它们的是硫。主角换了,剧情就全变了。而拼出这幅图景的起点,是一块135年前落在阿塞拜疆的陨石。

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图一:实验室中制作的水星岩石样本,图源:Jared Jones/Rice University图二:用于制作水星岩石的化学混合物,图源:Jared Jones/Rice University

信源:Rice University. "Sulfur-rich Mercury magmas behave differently than Earth's do." Phys.org, edited by Gaby Clark, 19 Apr. 2026