水星表面的皱纹表明地球仍在萎缩

行星科学家早就知道汞数十亿年来一直在萎缩。

尽管是离太阳最近的行星，但随着内部热量的泄漏，它的内部一直在冷却。这意味着构成它的岩石（以及其中的金属）的体积一定略有收缩。

然而，目前尚不清楚地球今天仍在缩小到什么程度 - 如果是这样，这种情况可能会持续多久。现在我们的新论文，发表于自然地球科学，提供了新鲜的见解。

由于水星的内部正在缩小，它的表面（地壳）覆盖的面积逐渐减少。它通过发展“推力断层”来应对这种情况 - 其中一片地形被推到相邻地形上（见下图）。这就像苹果随着年龄的增长而形成的皱纹，只不过苹果因为变干而收缩，而水星因为内部的热收缩而收缩。

水星萎缩的第一个证据出现在1974年，当时水手10号任务传输了几公里高的陡坡（坡道状斜坡）在地形上蜿蜒数百公里的照片。信使号在2011-2015年绕水星运行，在全球各地显示出更多的“叶状陡坡”（众所周知）。

从这些观测中，可以推断出，缓倾的地质断层，称为推力，接近每个陡坡下方的表面，是对水星半径缩小约7公里的反应。

但是这是什么时候发生的呢？计算水星表面年龄的公认方法是计算撞击坑的密度。表面越老，陨石坑越多。但这种方法很棘手，因为在深远的过去，产生陨石坑的撞击率要大得多。

然而，很明显，水星的陡坡一定相当古老，因为尽管它们穿过了一些较旧的陨石坑，但相当多的年轻陨石坑叠加在陡坡上，因此陡坡一定比那些更古老。

那个悬崖最后一次移动是什么时候？

人们普遍认为，水星的陡坡大多有30亿年的历史。但是他们都那么老吗？年长的是很久以前就停止移动还是今天仍然活跃？

我们不应该期望每个陡坡下方的推力断层只移动过一次。近年来地球上最大的地震，9级东北地震2011年造成福岛灾难的日本近海是沿着100公里长的负责推力断层突然跳跃20米的结果。

水星最大的“地震”可能较小。要积累2-3公里的总缩短，可以在水星上的典型陡坡上测量，将需要数百次9级“地震”，或者更可能是数百万次较小的事件，这些事件可能已经分散了数十亿年。

掌握水星断层运动的规模和持续时间很重要，因为我们不希望水星的热收缩完全完成，即使这应该会减慢。

裂开

到目前为止，证据很少。但我们的团队发现了明确的迹象，表明许多陡坡在地质学上最近继续移动，即使它们是在数十亿年前开始的。

这项工作是由英国开放大学的博士生Ben Man注意到一些陡坡在其拉伸的上表面有小裂缝时触发的。他将这些解释为“地堑”，这是一个地质词，用于描述两个平行断层之间的一条地面。

这通常发生在地壳被拉伸时。在水星上拉伸似乎令人惊讶，那里的整体地壳正在被压缩，但人类意识到，如果地壳的推力片在被推到相邻地形上时被弯曲，就会发生这些地堑。如果你试图弯曲一块吐司，它可能会以类似的方式破裂。

地堑宽不到1公里，深不到100米。这些相对较小的特征必须比它们所在的古老结构年轻得多，否则它们已经被撞击从视野中抹去，将材料抛过表面，这个过程恰如其分地命名为”影响园艺".

根据冲击园艺造成的模糊率，我们计算出大多数地堑的年龄不到3亿年。这表明最新的运动一定同样发生在“最近”。

使用MESSENGER提供的最详细的图像，Man发现了48个大的叶状陡坡，这些陡坡肯定有小地堑。另外244个顶部是“可能的”地堑 - 在最好的MESSENGER图像上看得不够清楚。

这些现在是欧洲/日本联合成像系统确认的主要目标贝皮科伦坡任务，应该在2026年初开始在水星周围的轨道上运行。

来自月球的教训

月亮也降温收缩了。它的叶状陡坡比水星上的陡坡小得多，也不那么壮观，但在月球上，我们确信，除了地质上是最近的，还有一些今天很活跃。

这是因为最近的重新分析在几次阿波罗任务留在月球表面的地震仪（振动探测器）记录的月震位置中，月震聚集在叶状陡坡附近。

此外，月球表面从轨道上最详细的图像揭示了巨石从陡峭的表面反弹产生的轨迹，大概是在被月震移开之后。规模比水星的地堑小得多，类似的逻辑也适用于这些巨石轨道：它们会在几百万年后从能见度中消失，所以它们一定很年轻。

BepiColombo不会着陆，因此我们没有希望收集任何关于水星的地震数据。然而，除了更清楚地显示小地堑外，其最详细的图像可能会揭示巨石轨迹，这可能是最近地震的额外证据。我期待着找到答案。

大卫·罗瑟里，行星地球科学教授，开放大学

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