主题：【原创翻译】火星——另一个世界的故事（介绍） -- starwolf

3、核心、地壳和地幔的构成

——行星中心的熔炉

类地行星（水星、金星、地球和火星）由混聚的星子组成。然而，这些行星现在展现出的是非致密的岩石地幔包围着铁质的核心，地幔之上的外部是一层地壳。这一差异不会发生，除非原始行星的内部发生了熔化，过程与在高温工业熔炉中精炼一样。在70年代，多数行星学家认为，热量是由行星内部的放射性元素衰变产生，火星这一积聚足够热量的过程持续了10亿年。然而，通过80年代的火星陨石的分析揭示了更为快速的情景。在这些含有火星地壳形成证据的陨石中，嗜铁体（或爱铁元素，如黄金、铂、钯等）——那些以非常倾向于铁而闻名，甚至在核心中被发现也与铁在一起的元素——并没有呈现预期的数量。这使人相信这样的观点：当行星吸积时，铁元素自火星地壳大量迁移至核心处，核心的形成少于5千万年，甚至仅可能为2千万年。

【图】水星、金星、地球和火星：四个行星都具有金属核心，地幔和外部地壳。此处描述了它们的半径、质量和到太阳的平均距离。水星那相当巨大的核心是个例外。它可能在形成的末期遭遇了一次规模巨大的撞击，在此过程中，撞击者的核心穿透了原行星的地幔并与后者的行星核融合在了一起，而大多数的地幔碎片被抛出。

【图】行星的吸积过程中，星子的撞击释放了巨大的能量。一个直径10米的物体，以20千米/秒的速度（一种陨石典型的撞击速度）撞击地球时，释放的能量相当于10万吨TNT或广岛原子弹能量的7倍。那直径1千米的星子会是什么效果呢？最大的撞击可能将30%的动能转化为热能，热量足以将行星的表面熔化深至几百千米。

事实上，不仅在火星上，包括地球、金星的其他类地行星，吸积本身就产生了足够的热量以熔炉的方式来精炼来自星子所携带的混合物中的元素。在熔炉的中心，氧、炭和氧化铁反应生成铁和二氧化碳：在行星的岩浆中，氧化铁和来自陨石的石墨（即碳质球粒陨石）产生反应生成金属铁和二氧化碳。熔化的铁向行星中心下沉，并在下沉时获得了更多一些的热量。相反地，耐热的氧化物特别是氧化铝和氧化钙像铁渣一样上浮到了行星表面：即“原生地壳”。

【图】火星核心的大小是多少？由什么构成？火星核心和地幔的边界深度还没有进行过直接测量，然而，通过比较火星地壳陨石碎片（如Chassigny陨石）和推测在成分上与星子相似的陨石，（如1938年坠落在坦桑尼亚lvuna的碳质球粒陨石），我们能够得到一些迹象。火星核心的直径大约为1500至1900千米（是整个行星直径的一半），可能由70%到80%的铁组成，并含有一些镍和硫。德国美因兹大学的海因里希（Heinrich Wnke）在研究了SNC陨石后，推断硫的含量为14%，镍的含量为8%。火星核中硫出现的结果是使铁-镍-硫混合物凝固温度降低了近300℃。所以，甚至今天，火星可能仍然拥有一颗完全液态的核。最近由火星全球勘测器的测地学测量倾向于符合这一观点。

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• 【原创翻译】火星——第一部分 行星的诞生(2)