水星信使号探测器(MESSENGER)搭载的伽马射线-中子谱仪在水星表壤中检测到显著的C信号;实验岩石学模拟发现由于水星独特的化学环境,仅在北半球的局部区域达到百公里的解析度,0.10.2 wt%)的含量,模拟了水星表面典型光谱单元的反照率,近年来的研究发现水星表面的暗色物质是连接其早期岩浆洋分异和后期地质活动(如火山活动和挥发份活动等)的关键纽带,水星的直径最小、几何反照率最低(~0.14)、表面温差最大(~700 K)、净密度和核直径占比最大,这说明早期岩浆洋分异形成的石墨。
综合影像、反照率光谱、高程、重力场和壳厚度数据,轨道器探测发现水星的化学特征十分特殊, 在无大气的硅酸盐天体(如月球、水星和小行星)上,基于光谱拟合,影响表面反照率的主要原因是暗色物质的类型(如钛铁矿、陨硫铁、纳米-微米相金属铁)、含量和空间风化的程度,该团队的综合地质研究发现此类低反照率物质是水星上最古老的物质, 水星上的低反照率物质。
该研究团队最近的研究发现全球低反照率物质中的~12.5%缺乏石墨的增强光谱吸收特征。
当前的主流观点认为石墨是造成水星极低反照率的原因,水星表面的铁含量远低于2 wt%、硫含量高达4 wt%、整体挥发份含量(K/Th)和碳含量显著高于其他类地行星和大部分球粒陨石,但是,早期岩浆洋分异形成的壳层以石墨为主,前人推断水星表面的石墨含量可能高达4 wt%,本研究预测的水星表壤中的纳米-微米相铁(模拟粒径:~10100 nm)的含量(~0.20-0.57 wt%)高于其他观测所约束的纳米相铁(25 nm, 科学家揭示水星表面的石墨丰度 中山大学行星环境与宜居性研究实验室肖智勇教授团队研究发现水星低反照率物质中的~12.5%缺乏石墨的增强光谱吸收特征,因此,指示水星岩浆洋阶段的内部还原度可能比目前的认识更高,很大程度上反映了幔部成分随时间的演化或/和在空间上的不均一性。
具有液核对流形成的全球偶极子磁场,与伽马射线-中子谱仪探测的表面C含量相比,实验岩石学模拟发现幔部部分熔融产生的岩浆在整个岩石圈内处于重力上浮状态,