水星表面的皺紋表明地球仍在萎縮

行星科學家早就知道汞數十億年來一直在萎縮。

盡管是離太陽最近的行星，但隨著內部熱量的泄漏，它的內部一直在冷卻。這意味著構成它的巖石（以及其中的金屬）的體積一定略有收縮。

然而，目前尚不清楚地球今天仍在縮小到什么程度 - 如果是這樣，這種情況可能會持續多久。現在我們的新論文，發表于自然地球科學，提供了新鮮的見解。

由于水星的內部正在縮小，它的表面（地殼）覆蓋的面積逐漸減少。它通過發展“推力斷層”來應對這種情況 - 其中一片地形被推到相鄰地形上（見下圖）。這就像蘋果隨著年齡的增長而形成的皺紋，只不過蘋果因為變干而收縮，而水星因為內部的熱收縮而收縮。

水星萎縮的第一個證據出現在1974年，當時水手10號任務傳輸了幾公里高的陡坡（坡道狀斜坡）在地形上蜿蜒數百公里的照片。信使號在2011-2015年繞水星運行，在全球各地顯示出更多的“葉狀陡坡”（眾所周知）。

從這些觀測中，可以推斷出，緩傾的地質斷層，稱為推力，接近每個陡坡下方的表面，是對水星半徑縮小約7公里的反應。

但是這是什么時候發生的呢？計算水星表面年齡的公認方法是計算撞擊坑的密度。表面越老，隕石坑越多。但這種方法很棘手，因為在深遠的過去，產生隕石坑的撞擊率要大得多。

然而，很明顯，水星的陡坡一定相當古老，因為盡管它們穿過了一些較舊的隕石坑，但相當多的年輕隕石坑疊加在陡坡上，因此陡坡一定比那些更古老。

那個懸崖最后一次移動是什么時候？

人們普遍認為，水星的陡坡大多有30億年的歷史。但是他們都那么老嗎？年長的是很久以前就停止移動還是今天仍然活躍？

我們不應該期望每個陡坡下方的推力斷層只移動過一次。近年來地球上最大的地震，9級東北地震2011年造成福島災難的日本近海是沿著100公里長的負責推力斷層突然跳躍20米的結果。

水星最大的“地震”可能較小。要積累2-3公里的總縮短，可以在水星上的典型陡坡上測量，將需要數百次9級“地震”，或者更可能是數百萬次較小的事件，這些事件可能已經分散了數十億年。

掌握水星斷層運動的規模和持續時間很重要，因為我們不希望水星的熱收縮完全完成，即使這應該會減慢。

裂開

到目前為止，證據很少。但我們的團隊發現了明確的跡象，表明許多陡坡在地質學上最近繼續移動，即使它們是在數十億年前開始的。

這項工作是由英國開放大學的博士生Ben Man注意到一些陡坡在其拉伸的上表面有小裂縫時觸發的。他將這些解釋為“地塹”，這是一個地質詞，用于描述兩個平行斷層之間的一條地面。

這通常發生在地殼被拉伸時。在水星上拉伸似乎令人驚訝，那里的整體地殼正在被壓縮，但人類意識到，如果地殼的推力片在被推到相鄰地形上時被彎曲，就會發生這些地塹。如果你試圖彎曲一塊吐司，它可能會以類似的方式破裂。

地塹寬不到1公里，深不到100米。這些相對較小的特征必須比它們所在的古老結構年輕得多，否則它們已經被撞擊從視野中抹去，將材料拋過表面，這個過程恰如其分地命名為”影響園藝".

根據沖擊園藝造成的模糊率，我們計算出大多數地塹的年齡不到3億年。這表明最新的運動一定同樣發生在“最近”。

使用MESSENGER提供的最詳細的圖像，Man發現了48個大的葉狀陡坡，這些陡坡肯定有小地塹。另外244個頂部是“可能的”地塹 - 在最好的MESSENGER圖像上看得不夠清楚。

這些現在是歐洲/日本聯合成像系統確認的主要目標貝皮科倫坡任務，應該在2026年初開始在水星周圍的軌道上運行。

來自月球的教訓

月亮也降溫收縮了。它的葉狀陡坡比水星上的陡坡小得多，也不那么壯觀，但在月球上，我們確信，除了地質上是最近的，還有一些今天很活躍。

這是因為最近的重新分析在幾次阿波羅任務留在月球表面的地震儀（振動探測器）記錄的月震位置中，月震聚集在葉狀陡坡附近。

此外，月球表面從軌道上最詳細的圖像揭示了巨石從陡峭的表面反彈產生的軌跡，大概是在被月震移開之后。規模比水星的地塹小得多，類似的邏輯也適用于這些巨石軌道：它們會在幾百萬年后從能見度中消失，所以它們一定很年輕。

BepiColombo不會著陸，因此我們沒有希望收集任何關于水星的地震數據。然而，除了更清楚地顯示小地塹外，其最詳細的圖像可能會揭示巨石軌跡，這可能是最近地震的額外證據。我期待著找到答案。

大衛·羅瑟里，行星地球科學教授，開放大學

本文轉載自對話根據知識共享許可。閱讀原文.

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