8月28日，水星迎來2022年第五次大距，也是第三次東大距。如果你對水星進行觀測、拍照，或許能夠幸運地發現水星也像彗星一樣，有一條“尾巴”。水星的尾巴呈黃色，這是鈉被激發后產生的現象。
(資料圖片僅供參考)
那么，水星為什么會有尾巴？又為什么會是鈉尾？如同彗星一樣，水星會有尾巴也是因為受到太陽風的吹拂，特別是作為離太陽最近的行星，水星受到的太陽風更為猛烈；而鈉尾則表明水星表面含有豐富的鈉，因此才能形成鈉尾。那么問題又來了，為什么水星會含有豐富的鈉呢？這個問題的答案，或與水星的起源有關。
水星三種誕生假說
在望遠鏡發明之前，人們對水星知之甚少，甚至連水星凌日也觀測不到。20世紀，隨著大型望遠鏡和一些科學觀測儀器的投入使用，人們對水星有了更多的了解。利用光度計測量水星的亮度，科學家最終分析出了水星表面土壤的某些特征，這些特征與月壤十分相似。通過偏振計研究水星的土壤，科學家發現了水星存在環形山的證據。此外，水星有一個特點是月球沒有的——水星上有大氣。不過這個大氣并非我們認知中的大氣層，而是一個外逸層——不斷有物質從中離開水星，鈉也是其中之一。
要知道，水星大氣的組成與水星地表的組成相關。因此，水星的鈉尾表明水星地殼含有豐富的金屬。依據“水手十號”的探測數據，科學家發現水星有一個由鐵和鎳等金屬組成的熔融核心，其直徑約為水星的3/4，體積約為水星的57%。另外，水星的密度僅略低于地球，如果排除引力壓縮的影響，水星可以稱得上是太陽系中密度最大的行星。
那么，核心密度如此高的行星，是怎么形成的？
目前，被人廣泛接受的理論是大碰撞假說。這種假說認為，水星在形成早期和其他類地行星沒有區別，但是被一顆質量為水星1/6的行星撞擊，由于水星的逃逸速度較低，而且兩者相對速度較高，這次撞擊剝離了水星大部分的地殼和地幔，才導致了水星如今巨大的核占比。此外，大碰撞假說認為，水星的誕生位置可能在今天的小行星帶，被碰撞之后才轉入了今天的軌道。
第二種假說認為，水星可能是受到原始太陽星云的影響，在原始太陽星云的演化后期，水星所在的區域溫度可能高達2500—3500開爾文，這樣的溫度可以融化大部分的巖石地幔。因此，如今的水星核占比才會如此之高。
第三種假說認為，太陽在水星形成早期阻礙了水星的吸積，這導致水星不能形成一個足夠厚的地殼。
2011年至2015年環繞水星運行的“信使”號水星探測器，發現水星地表鉀和硫等物質的含量高于預期。要知道，無論是大碰撞產生的高溫，還是原始太陽星云的高溫，都會導致鉀、硫等物質的揮發。所以，此次發現在一定程度上動搖了前兩種假說。
當然，要想真正揭開水星誕生之謎，還需要進一步的探測研究。
鈉尾的預測與發現
通過探測水星的外逸物質，科學家可以推斷出水星地殼的化學組成；反過來，科學家也能通過水星地殼的化學組成對其空間的一些現象做出解釋。
1985年，科學家在檢測水星外逸層的夫瑯禾費光譜時發現了鈉的存在。這些鈉是怎么產生的呢？一些學者認為，這是水星外殼和隕石撞擊時產生的物質，而水星自身的高金屬含量也成為鈉的重要來源。將鈉噴射到外逸層是熱蒸發、光子激發、沖擊蒸發與離子濺射等多個物理過程的綜合結果。
不過，有意思的是，這些物理過程的產生都有其特定的時間與空間限制，而且大多數物理過程不能將鈉加速到逃逸速度，那么水星是如何形成鈉尾的？科學家模擬了太陽輻射對從不同表面發生的鈉原子逃逸軌跡的影響并得出結論：只要初始速度大于2千米/秒，鈉原子便可以從輻射加速度中獲得足夠的能量，使水星形成類似于彗星彗尾的鈉尾。
在2000年和2001年，科學家終于觀察到了水星鈉尾。鈉尾之所以如此難以觀測，是因為水星常年在太陽附近，只有在很少的日子里的日出前、日落后的半小時內才能觀測到。科學家發現，太陽輻射對鈉尾的加速最終使得鈉尾末端的速度高達11千米/秒，橫向速度也有2—4千米/秒。根據他們的估計，水星尾巴末端的鈉總通量約為（2—5）×1023個原子/秒，這是一個非常高的數值，約等于水星生成鈉總量的1%—10%，為形成可觀測的鈉尾提供了物質保障。
（據石頭科普工作室公眾號）
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