为什么水星会被用钻石包上外壳

由于一个碳壳、氧的缺乏以及来自陨石的恒定轰击，水星可能散落有钻石。

HARD SCIENCE — APRIL 3, 2022

Elizabeth Fernandez

关键要点

水星在岩石行星中是独一无二的，在它的历史早期已经形成了一个石墨壳。

这种高浓度的碳可能在数十亿年的时间里经由流星撞击已经被转化为钻石。

在水星表面钻石的确认可能会在几年内以别皮柯伦波使命（BepiColombo）来到。

上个月在德克萨斯州兀兰举行的月球和行星科学会议上，科罗拉多矿业学院的凯文坎农博士提交了关于水星组成的令人惊讶的细节。坎农表明了水星被流星撞击的历史加上它的一些独特属性，可能潜在的造成这颗行星被"镶嵌在钻石中"。

行星光闪闪

水星独特成分的故事始于当水星首次形成时。与许多岩石行星一样，水星的地壳被出自一个岩浆海洋结晶形成。然而，在水星上，这个壳与我们太阳系中的其他岩石行星不同：它由碳组成，形成一个石墨"壳"。我们在我们太阳系的其他地方看不到一个碳壳，因为水星的一些独特性质即它缺乏大气层。

与地球相比，水星很小，刚刚超过地球半径的三分之一。此外，它靠近太阳被用辐射轰击了。这两种效果造成水星的大部分大气层消失在太空中。

这反过来又继续影响地壳的组成。由于水星不能够保持住它的大气层，它失去了关键元素氧。在地球上，氧气与其他元素结合，如氢、氮和碳。然而，在水星上，氧气可能很少，这改变了一切。

坎农告诉大思想杂志，"碳可以结晶为纯石墨并漂浮到表面，而不是与氧气结合来形成二氧化碳或一氧化碳等分子"。在水星的早期历史中，这个碳壳可能潜在的相当厚。模型预测它可以达到从一米到21公里任何地方的深度。

数十亿年来，它缺乏大气层可能不能保护这颗行星免受流星撞击。在地球上，我们的大气层减慢并烧毁了许多进入的太空岩石。但水星就像我们的月球一样被无数的陨石坑标志。这些流星以巨大的力量击中地表，足以产生钻石。

在水星上形成钻石

坎农想看看随水星在45亿年的时间里被流星轰击发生了什么。为此，他假设了初始石墨壳的几个深度，深度从100米到500米不等。然后，他运行模拟了撞击水星的陨石。没过多久，大约三分之一的石墨被转化成钻石，与石墨壳多深无关。

真的，已知某些种类的叫橄辉无球粒陨石石陨石含有钻石。一些研究已经提出这些钻石是在撞击过程中形成的。坎农说，"我们能几乎肯定钻石被在太空中小行星碰撞形成"。但它们不会已经在地球上形成。他说，"我们发现小陨石已经被大气层减慢到最终速度，因此它们没有以足够的速度撞击来产生形成钻石所需的压力"。 

相反，在地球上钻石是在地下深处形成。在地幔内，在大约150公里的深度，压力和温度足够高来锻造钻石。这些钻石后来在火山喷发期间被带到地表。

隨着時間的推移，水星的表面會被搅動起来。撞击会将上层碳与下层矿物混合长石或辉石中的硅混合。熔岩流也会覆盖石墨。但钻石很可能会坚持的，即使它们被埋葬。钻石在 4027 摄氏度（7281 华氏度）时融化，因此一旦它们形成就需要花费许多来破坏钻石。 

钻石狩猎

为什么我们以前没有在水星表面看到钻石？信使号绕水星运行了四年，没有探测到这些钻石。然而，这可能是因为信使号在近红外线中成像了表面，钻石在近红外线下没有光谱签名。在2025年，当别皮柯伦波（BepiColombo）使命到达水星时它可能能够探测到它们。

https://bigthink.com/hard-science/why-mercury-could-be-encrusted-with-diamonds/