Mercury 發現鋰的電磁波證據

科學家長期以來相信,鋰可能隱藏在水星的超薄大氣層(即外大氣層)中,但以往的所有嘗試均未能找到它。最近,一項突破性研究終於確認了鋰的存在,但並不是通過直接觀察鋰原子,而是檢測其電磁指紋。研究人員利用磁波技術,成功捕捉到鋰離子隨太陽風而來的明確信號。

奧地利科學院的研究人員丹尼爾·施密德(Daniel Schmid)表示:「在我們的調查中,我們識別出了可歸因於新離子化鋰的拾取離子回旋波的信號。」這是首次在水星上確認鋰的存在,這一發現提供了關鍵證據,表明水星的表面仍然具有化學活性,並受到不斷的隕石轟擊影響。

水星的外大氣層與地球的大氣層截然不同,極其稀薄且脆弱,原子之間距離遙遠,幾乎不會相互作用。多年來,像「水手10號」和「信使號」這樣的任務已確認水星存在氫、鈉、鉀和鐵等元素。由於鉀和鈉與鋰屬於同一類鹼金屬,科學家們早已假設水星可能存在鋰。然而,鋰的濃度極低,使其幾乎無法通過傳統儀器(如粒子探測器或地面望遠鏡)檢測到。

因此,施密德及其團隊決定從不同的角度分析問題。他們並未直接搜尋鋰原子,而是研究鋰離子如何與太陽風相互作用。當隕石撞擊水星表面時,會氣化部分地殼,釋放出中性鋰原子。這些原子在受到強烈紫外線輻射時迅速失去電子,變成帶正電的鋰離子。

隨著太陽風捕捉到新鮮的鋰離子,會觸發一種稱為離子回旋波(ICWs)的電磁擾動。這些波具有特定頻率,依賴於所涉及離子的質量和電荷,幾乎像是專門針對鋰的無線電台。研究團隊通過分析「信使號」四年來收集的磁場數據,發現了12個鋰調諧波出現的事件。

每個事件持續幾十分鐘,顯示出鋰被噴射到外大氣層的短暫窗口。這些事件並非隨機發生,研究團隊排除了緩慢的過程(如太陽加熱),而專注於突發的激烈事件,即隕石撞擊。當半徑介於13至21厘米、重量介於28至120公斤的隕石以每秒高達110公里的速度撞擊水星時,會產生小型爆炸,這些衝擊可將材料加熱至2,500至5,000開爾文,將鋰原子推送到太空中。驚人的是,單次撞擊可以氣化的材料量是隕石自身質量的150倍。

施密德解釋說:「鋰的檢測及其與撞擊事件的關聯強烈支持了這一假設,這表明隕石不僅輸送新材料,還氣化現有的表面沉積物,釋放揮發物質進入外大氣層,維持一個動態的供應循環。」

過去的理論認為,由於水星距離太陽太近,大多數揮發性元素(包括鋰)應早已流失。然而,「信使號」已顯示水星仍然保留許多揮發物。當前研究進一步強化了隕石轟擊不斷豐富水星表面的新觀點,像是元素的快遞服務,通過高能衝擊將它們釋放到太空中。

這一研究方法的應用意義遠超過水星。相同的波動檢測方法可以用於研究其他無大氣或薄大氣的天體,如月球、火星,甚至小行星,在這些地方直接檢測稀有元素是困難的。施密德補充說:「這對於理解內太陽系的表面化學和長期太空風化具有重要意義。」他和他的團隊希望未來的任務能使用更靈敏的儀器來驗證和擴展這些發現。該研究已發表在《自然通訊》期刊上。

日本電話卡推介 / 台灣電話卡推介
一㩒即做:香港網速測試 SpeedTest HK


Henderson
Henderson 主要擔任「炒稿記者」的職責,以翻譯最新科技,手機 電動車等消息為每天的工作。