作者:Phys的大卫·阿佩尔
（同organic）有机 水星早期岩浆表面的示意图，以及在低层非均匀大气和高层大气与空间融合的外球中的大气成分
信用:美国宇航局 水星是一颗非常不寻常的行星
太阳系中最小的行星，也是离太阳最近的行星，它处于3:2的自旋共振中，慢慢地转动，经历着高达430摄氏度的灼热，夜晚则寒冷刺骨，温度低至-170摄氏度
由于其比地球大得多的富含铁的核心，它拥有太阳系第二高的平均密度，只有1
比地球低5%
尽管靠近太阳，但令人惊讶的是，人们发现水星表面富含钠和硫等挥发性元素
值得注意的是，这颗行星分离成富含铁的地核和岩石地幔(地核和地壳之间的地质区域)，这表明水星在形成早期有一个岩浆海洋
像任何液体一样，海洋也会蒸发，但就水星而言，温度可能很高，以至于蒸汽不是由水而是由岩石组成的
在《行星科学杂志》上发表的一项新研究中，诺亚·亚吉和他的同事模拟了岩浆海洋表面的蒸发将如何形成大气，并确定大气中的损失是否会改变水星的组成，解决了一个悬而未决的问题，即为什么像钠这样中等挥发性的元素会在水星表面积累
他们的结果令人惊讶，伯尔尼大学的研究生ggi告诉Phys
（同organic）有机
亚利桑那州立大学地球和太空探索学院院长呼唤·埃尔金斯-坦顿解释说，早期的行星岩浆海洋并不罕见
“我们认为所有岩石行星在形成时都有一个或多个——也许几个——岩浆海洋
行星形成末期吸积的影响也是如此充满活力；它们会将行星融化到一定深度
" 早期的太阳系是一个粗糙而活跃的地方，充满了飞行的岩石、巨大的碰撞和猛烈的轰炸
这些事件产生的热量，加上放射性衰变和水星富含铁的核心的重力作用产生的热量，使行星表面和内部保持熔融状态
模型显示这些过程导致地表温度上升到2400K(3860华氏度)
蒸发和大气损耗会改变水星的构成吗？ ggi和他的团队假设了水星的两种初始大小，正如一些科学家假设的那样，一种比今天的大，以及四种可能的岩浆海洋成分
二氧化碳、一氧化碳、氢(H2)和水等易挥发的物质溶解在岩浆中，当压力释放时，它们会以气体形式逸出
相对而言，硅、钠或铁等不挥发的造岩元素只能在早期岩浆海洋中存在的极高温度下以气体形式存在，如一氧化硅(SiO)
挥发性和非挥发性气体物质之间的区别在于，对于给定的温度，挥发性物质比非挥发性物质具有大得多的平衡蒸气压
这是两者共存时，大气对大气-岩浆表面施加的压力
研究小组运行了一个耦合的内部大气模型，以确定从海洋蒸发到大气中的影响，并在考虑了大气的化学和物理过程后，将由此产生的质量损失从大气转移到太空或返回到地球
与此同时，地球正在变冷
液态岩浆在1700K(2600华氏度)时开始结晶，这使得ggi使用的1500K成为表面熔体寿命的良好近似值，并设定了来自水星岩浆海洋的质量损失终点
在易挥发和不易挥发的情况下，岩浆海洋蒸发为大气提供能量
分子可以通过四种方式之一逃离大气层——带电粒子太阳风产生的等离子体加热；来自太阳的极高能量太阳光子(如X射线和紫外线光子)在高层大气深处对大气物种的光蒸发，产生气体外流(也称为流体动力逃逸)；牛仔裤逃逸，特别是高空、高速、低质量的分子在遇到另一次分子碰撞之前，从大气层顶部迅速逃逸；和光电离，其中高能光子产生通过各种方式逃逸的离子
研究小组的模型发现，在四种潜在的逃逸机制中，Jeans逃逸可以忽略不计，其他的导致每秒100万到40亿公斤的质量损失，这取决于水星形成的时间和对加热效率的假设，上限来自流体动力逃逸——“从微不足道到占主导地位，”ggi说，这取决于大气物种被加热的效率以及早期太阳产生和传递的辐射量
但重要的是，两种截然不同的测试大气——挥发性和非挥发性——的总质量损失被发现非常相似
考虑到质量损失，该模型得出的有效内部大气化学交换的时间尺度不到10，000年，这意味着大气逃逸过程只占大约0
水星初始质量的3%，或者小于2
3公里的地壳
(水星现在的半径是2440公里
) 因此，在岩浆海洋阶段，累积质量损失似乎并没有显著改变水星的整体地幔成分
因此，取决于温室效应的冷却时间决定了在岩浆海洋的整个生命周期中会损失多少物质
ggi说，撇开水动力逃逸不谈，水星大气总质量损失的微不足道令人惊讶
“它告诉我们，水星表面的高钠测量值肯定还有更多，因为根据我们模拟的损失率和岩浆海洋寿命，它们不会积累或大量流失
“结果可以扩展到月球，一个系外行星或类似地球的行星，开始于一个热岩浆阶段”，其组成部分提供了一个不稳定的预算
"
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