水星是太阳系中最小的行星，可能蕴藏着超乎想象的宝藏。一项基于 NASA 信使号航天器数据的新研究表明，水星地幔和核心之间可能存在一层约 16 公里（10 英里）厚的钻石。这一令人惊讶的发现可能会显着改变我们对水星形成和内部结构的理解。

众所周知，水星在太阳系的行星中是独一无二的。它具有许多其他行星上没有的特征，包括非常黑暗的表面、异常致密的核心以及火山期的提前结束。这些特征多年来一直困扰着科学家，这项研究可以为解开这些谜团提供重要线索。

由鲁汶天主教大学副教授奥利维尔·纳穆尔领导的研究小组假设，在水星形成的早期就存在富含碳的岩浆海洋。人们认为，这片岩浆海洋已经上升到地表并形成了石墨斑块，赋予了水星特有的深色色调。然而，仍然有一个谜团无法仅用这个假设来解释。

受到水星引力场模型最新重新评估的启发，研究小组决定重新考虑水星内部环境的潜在结构。因此，地幔和地核之间的边界可能比之前假设的更深。这一新观点表明有必要重新考虑水星内部的物质是如何“烘烤”的。

那慕尔副教授说： “根据我们的计算，考虑到地幔核界面的新压力估计，并且考虑到水星是一颗富含碳的行星，在地幔核界面形成的含碳矿物是金刚石而不是石墨。确实如此。 ”这一说法极大地颠覆了对水星内部结构的传统理解。

一个研究小组进行了一项雄心勃勃的实验，以重建水星在地球上的内部环境。他们使用巨大的压力机，重现了超过 7 吉帕斯卡的令人难以置信的压力和 3,950 华氏度（约 2,177 摄氏度）的极端温度。在这些条件下，我们详细观察了被认为存在于水星地幔中的物质的行为。

研究人员还使用计算机建模来评估有关水星内部的数据。这提供了有关钻石地幔如何形成的重要线索。

水星的金刚石层被认为主要是通过两种不同的过程形成的。第一个过程是岩浆海洋的结晶，可能只在核幔边界处产生了一层非常薄的金刚石。第二个更重要的过程是水星金属核心的结晶。

大约 45 亿年前，水星形成时，其核心完全是液态。随着时间的推移，这种液体核心逐渐结晶。随着晶核结晶的进行，残余熔体中的碳浓度增加，并在某个点达到溶解度阈值。结果，形成了钻石。由于金刚石的密度低于金属，因此形成的金刚石上升到地核顶部，在与地幔的边界处形成约一公里长的层。人们认为该层随着时间的推移继续增长，达到了目前估计的厚度。

这一发现有力地表明，水星的形成位置比其他岩石行星更接近太阳。由于水星是由富含碳的尘埃云形成的，因此它的成分比其他行星的氧含量较低，碳含量较高。据认为，这种独特的成分导致了金刚石层的形成。

水星上钻石层的存在可能是解决水星其他谜团的关键。例如，它可以解释为什么大约 35 亿年前火山活动如此迅速地停止。由于金刚石具有非常高的导热性，因此该金刚石层可能对地球的快速冷却做出了重大贡献。

这项研究的结果有可能极大地促进我们对水星和其他岩石行星的形成和演化的理解。未来，研究小组计划更详细地研究地幔-核界面处金刚石层的热效应。还希望计划于 2026 年进行的 BepiColombo 任务的数据能够用于进一步加深我们对水星内部结构和演化的了解。此外，从地外资源的可能性角度来看，这一发现也引起了人们的关注。当然，目前在技术上不可能从水星开采钻石，但这是一个有趣的发现，暗示了未来太空探索和资源利用的可能性。

信使号在水星上发现了丰富的碳，这被解释为原始石墨浮壳的残余物，这表明岩浆海洋和核心被碳饱和。 我们根据高压、高温实验、热力学模型和水星内部结构的最新地球物理模型重新评估水星内部的碳形态。 尽管无硫熔体应处于石墨的稳定区域，但硫在独特的还原条件下溶解在熔体中，将富硫液相降低至石墨-金刚石转变温度。 在这里，我们展示了钻石在岩浆海洋中稳定的可能性，尽管这在统计上不太可能。 然而，随着固体内核的形成，金刚石从冷却的熔融内核中结晶出来，形成金刚石层，并且随着时间的推移变得越来越厚。