水星的金属内核,主要由铁和镍组成,在整个水星内占比极高。体积约占整个星球的42%-45%,质量占比更是达到65%-70%,是太阳系中金属内核占比最高的行星。
水星的金属占比,远高于地球。地球的金属内核质量占比约32%。也正因为如此,水星虽体积小、质量轻,却拥有太阳系行星中第二高的密度,只比地球略低。
水星的金属含量那么高,为什么密度还没有地球高呢?
水星虽然金属含量高,成分以金属为主,但地球引力压缩作用更强。地球内核主要成分同样为铁镍合金,密度达到12–13 g/cm³。水星内核密度约9.8–10.5 g/cm³,地球内核的密度显著高不少。
水星质量与地球质量之比约为 1:18.9,精确值为0.0528。也就是说,水星质量≈地球质量的5.28%。水星金属内核质量与地球金属内核质量之比约为 1:22,精确值≈0.045。也就是说,水星金属内核质量≈地球金属内核质量的4.5%。
质量越大,引力越大,表面重力越大。水星表面重力与地球表面重力之比约为 1:2.6,精确值为0.38。也就是说,在地球上100斤的人,到了水星上,脚底只需承受38斤的压力。不管是人,动物,还是无机物,在这样的环境里,肯定会更加松散。
所以地球相较水星,有更重的金属内核,有更厚实的岩石外壳。内核与外壳的质量叠加,平均计算,密度稍大于水星,也属正常。
实际情况,地球整体密度平均5.52g/cm³,比水星平均密度5.43g/cm³稍微高出一些。
整体比较,水星外壳较薄,像个“实心铁球”。地球地壳较厚,像“大铁核外裹了厚岩石的球”。地球的总质量和压缩度更高,所以密度比水星更大一些。
最后说说水星上的水含量。
水星大气层极为稀薄,接近真空。表面大部分区域白天高温,最高达430°C。液态水和固态的冰,都会蒸发殆尽。
只有极地陨石坑底部,一些永久阴影区,常年见不到阳光,平均温度170℃到200℃之间,有一些水冰含量。目前科学家的估算,约为 1000亿至1万亿吨。这个数量和地球上没法比,大致相当于地球上1个小型湖泊的水量。可以这么算,湖面面积100平方公里、水深1000米的湖泊,水量是1000亿吨。
水星上的水冰,大部分藏在极地陨石坑的永久阴影区,不会被阳光照射融化。水星的稀薄大气中也有极微量水蒸气存在,水星表面的其他部位土壤中也可能有微量结晶水残留。这些都可忽略不计。
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