我们如何检测行星是否具有液态核?


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就地球而言,据我所知,我们对行星的内部结构有很多暗示,其中最重要的是分析地震波。

我们是否有仪器可以检测其他固体行星(例如火星或金星)是否具有固体或液体核?可以使用遥感吗?

Answers:


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展示如何实现此目标的一个好方法是向您展示一个案例研究,下面我将详细介绍我们如何形成水银具有液态核心这一理论。

首先要注意的是,我们永远不能确定属性,但是我们能够使用数据来推断并创建一个我们认为可以正确表示真相的理论。


发射MESSENGER航天器的目的是分析汞的表面,空间环境,地球化学和测距(因此称为MESSENGER)。

Messenger上装有许多设备,可以进行实验,如下图所示:

信使设备

汞激光测高仪

那么,MLA如何帮助我们确定汞是否具有液态核?MLA的目的是:

跟踪行星的轻微强迫释放(围绕其自转轴的摆动),这将告诉研究人员水星核心的状态。

激光测高仪如何工作?

激光高度计可从飞机,直升机或卫星上操作。它通过测量红外线激光短时闪光的飞行时间来确定到[行星]表面的距离。仪器发出激光脉冲,该激光脉冲传播到表面并被反射。反射的辐射的一部分返回到激光高度计,被检测到,并停止了一个计时器,该计时器在发出脉冲时启动。然后,通过考虑光速可以轻松计算距离。

使用这项技术,可以建立行星表面的3D可视化效果

科学家从此映射中发现的是:

该行星的地壳在低纬度地区较厚,在两极则较薄,这种分布表明该行星可能具有液态外核。它的核心相对于行星也很大,占行星半径的85%,比地球大得多。

他们是如何得出这个结论的?本文深入解释。 (完整版是免费的,但需要注册该网站,注册也是免费的,而且没有费用,并且可以关闭接收来自他们的电子邮件和新闻通讯的功能)

最值得注意的部分是此摘录和图像:

图中显示了超过一百万个蒙特卡洛模型的惯性矩参数,其中包括硅酸盐地壳和地幔以及富铁芯,其中可能包含固态和液态层。

在此处输入图片说明

(A)水星液体核心的外半径。(B)覆盖液芯的固体外壳的平均密度

结论

本质上,激光测高仪获取的特定读数使我们能够绘制出行星表面的三维形状。对形状的分析表明,外壳的两极厚度较薄,这很可能是由于液芯造成的。

最重要的是,水星被认为具有较小的磁场(占我们自身磁场的1%),这可能是由于液体外核循环了固体内核,就像发电机一样。尽管对于引起磁场的原因仍然有很多推测,所以将其用于可靠的立足点并不可靠。

除此之外,还有逻辑上的思考过程,即较大的行星能够在其核心处产生大量的热量和压力,从而产生熔融的核心或至少熔融的层。这就是为什么人们对水星持怀疑态度的原因,因为它是一个很小的星球,其核心应该早就凝固了。

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