大约46亿年前，宇宙是由坍缩的气体和旋转的碎片组成的一片混乱。气体和尘埃的小颗粒聚集在一起，形成更大、更大的流星体，这些流星体又相互碰撞，形成了行星。科学家们认为，这些行星——尤其是水星——在形成后不久，是由熔融物质形成的炽热球体，经过数百万年的冷却。
现在，麻省理工学院的地质学家已经追踪了汞的冷却历史的一部分，发现，在4.2和37亿年之间，在形成的地球之后，其内部温度下降了240摄氏度，或464华氏度。
他们还确定，基于这种快速的冷却速度和水星表面熔岩沉积物的组成，这颗行星可能含有顽火辉石球粒陨石的组成，这是一种在地球上极其罕见的陨石。
蒂莫西尔·格罗夫，塞西尔和地球部地区地质地质学教授，大气和行星科学地质学教授表示，关于水星过去的新信息对于追踪地球早期的形成感兴趣。
格罗夫说:“我们今天在这里，经历了45亿年的行星进化，因为地球内部有这样一个动态的内部，因为我们在地球上保存了水，(火山活动)只是抹去了它的过去。”“在像水星这样的行星上，早期的火山活动要剧烈得多，(一旦)它们冷却下来，就没有后来的火山活动来抹去早期的历史。这是我们第一次对一颗行星的早期历史中内部冷却的速度进行估计。”
格罗夫和他的同事，包括汉诺威大学的研究人员，在德国;比利时李吉大学;和德国拜罗伊特大学发表了他们的成果地球和行星科学快报。
作品在陨石坑
为分析，该团队利用NASA的信使航天器收集的数据。2011年和2015年间汞表面，空间环境，地球化学和测距（Messenger）探针肿瘤，每次飞行收集地球化学成分的测量。在其使命期间，Messenger产生了覆盖整个星球表面的公正较厚的熔岩沉积物的图像。
探测器上的x射线光谱仪测量了水星表面由太阳耀斑产生的x射线辐射，以确定水星表面5800多个熔岩沉积物的化学成分。
格鲁夫的合著者、汉诺威大学的奥利维尔·纳穆尔重新计算了所有5800个地点的地表组成，并将每个组成与发现它的地形类型相关联，从坑洼严重的地区到受影响较小的地区。一个地区陨石坑的密度可以说明该地区的年龄:陨石坑越多，地表就越老，反之亦然。研究人员能够将水星的熔岩组成与年龄联系起来，并发现较老的沉积物(大约42亿年)所含的元素与较年轻的沉积物(估计有37亿年)截然不同。
格罗夫说:“确实，所有的行星，不同年代的地形有不同的化学成分，因为行星内部的东西在变化。”“为什么它们如此不同?”这正是我们想要弄清楚的。”
罕见的岩石，10个标准偏差
为了回答这个问题，Grove试图追溯熔岩沉积物的道路，从地球内部融化到最终爆发到汞表面上的时间。
为此，他开始在实验室中重建水星的熔岩存款。来自Messenger的5,800个组成数据点，树丛选择了两个极端：一个代表较旧的熔岩存款和来自年轻矿床的一个。他和他的团队将熔岩存款的元素比转换为化学积木，然后遵循这种配方，以创建代表每个熔岩矿床的合成岩石。
该团队在炉内融化了合成岩石，以模拟存款是熔岩的时间点，并且尚未凝固为岩石。然后，研究人员拨打了炉子的温度和压力，以有效地扭转时钟，模拟熔岩从地球内部的深处喷发到表面，反向。
在这些实验中，研究小组寻找在每个熔融样品中形成的微小晶体，这代表了样品从熔岩到岩石的转折点。这代表着水星的固体岩石内核开始融化的阶段，在喷发到水星表面之前，形成了一种熔融物质，在水星的地幔中四处流动。
该团队在两个样本中发现了一个令人惊讶的差异：旧岩石在行星上更深，在360公里处融化，在1,650℃的较高温度下，较年轻的岩石在较浅的深处融化，160公里，1,410℃。experiments indicate that the planet’s interior cooled dramatically, over 240 degrees Celsius between 4.2 and 3.7 billion years ago — a geologically short span of 500 million years.
“汞在一个相当短的时间内的温度变化巨大，记录了一个非常令人惊叹的融化过程，”格罗夫说。
研究人员确定了在每个样品中形成的微小晶体的化学成分，以识别可能在熔化并喷发到表面上之前可以使汞内部成分的原始材料。他们发现最接近的匹配是脑牙突·填充物，这是一种非常罕见的陨石形式，被认为只占落地的大约2％的陨石。
“我们现在知道脑卒中的东西是牛特酸盐的原料是汞的起始材料，这令人惊讶，因为他们大约有10个偏离所有其他Chondrites的标准偏差，”格罗夫说。
小树林注意到本集团的结果未在石头中设置，并且汞可能一直是其他类型的起始材料的积累。要知道这将需要行星表面的实际样本。
“下一件事真正帮助我们移动我们对汞方向的理解，实际上是我们可以学习的汞的陨石，”格罗夫说。“那会很可爱。”
这项研究部分是由NASA资助的。
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