创新背景

水星（Mercury；Mercurius），是太阳系的八大行星中最小且最靠近太阳的行星。轨道周期是87.9691天，116天左右与地球会合一次，公转速度远远超过太阳系的其它行星。

水星是表面昼夜温差最大的行星，大气层极为稀薄无法有效保存热量，白天时赤道地区温度可达432°C，夜间可降至-172°C。它的轴倾斜是太阳系所有行星中最小的（大约1⁄30度），但有最大的轨道偏心率。

水星在远日点的距离大约是在近日点的1.5倍。水星表面遍布环形山，与月球和其他卫星相似，其地质在数十亿年来都处于非活动状态。无四季变化，行星中仅有它与太阳轨道共振。水星的轨道位于地球的内侧（与金星相同）。

创新过程

水星有一个金属核心，占据了其半径的85%。

天文学家对水星磁场形态的分析使表征其以前未知的核心结构成为可能。

水星的磁场具有整体轴对称结构，与行星的旋转轴对齐。还有一些较小的空间尺度结构是可见的，特别是在行星的两极附近。

在地球上，这样的结构也存在。它们与液芯内部产生地磁场的运动的性质有关。它们沿着管子或圆柱体示意图排列，平行于旋转轴，从一个半球到另一个半球。

坚固的内核是这些圆柱体的物理障碍；它们与固体部分相切，并且有两个极区，在这些极区内，这种运动不会从一个半球传递到另一个半球。

在这些区域的边缘，运动将倾向于集中（或移动它们，取决于运动方向）磁场的线。因此，研究人员可以通过观察这些特征结构出现的频率来“看到”种子的半径。

研究人员在水星表面观察到一个与地球相似但更弱的特征在地球北极周围。这些特征结构存在于约25°的同纬度处，为了从内部结构的角度解释这种特征，有必要结合关于细胞核组成及其分层程度的假设。

水星内核的半径可能在500到660公里之间，对应层的厚度从880到500公里不等。下图图片说明：水星核心表面非轴对称径向磁场北半球的极地视图。这些字母表示场线集中（B 和 D）或远距离（A 和 C）的区域的位置。它们位于平均25°的同纬度。

中心图形将每个字母与对流单元相关联。示意图展示了水星的内部结构，轴向对流运动位于固体种子和地幔下方的核心分层区之间的区域。这些运动将场线集中在或扩散到核心表面。

以前基于信使号第一次飞越的高空数据的水星核心磁场模型揭示了该场的轴对称结构。研究人员使用覆盖整个任务周期的低空MESSENGER数据，基于各种空间范数构建球谐模型。

他们发现了一个主要的轴对称场，但模型仍然包括与轴对称的可检测偏差。这些非轴对称特征出现在高纬度地区，类似于地球核心-地幔边界处的强烈地磁通量斑块。

根据水手和信使号卫星任务，研究发现水星的内部磁场非常弱，偶极子占主导地位，主要是轴对称的，磁赤道相对于北半球中纬度的地理赤道向北移动。

水星外核的顶部是稳定分层的，很可能该层由FeS组成，但其相（液体或固体）仍然不确定。热分层意味着核心表面的热通量是亚绝热的，而成分分层意味着核心，地幔边界以下存在轻元素，这两者都对内核凝固和磁场产生具有重要意义。

数值发电机模拟可能会进一步了解水星的核心结构。水星发电机的这些不同场景导致了应该可以通过信使号和Bepi-Columbo等星载磁力计的观测来测试的特征。仔细处理和分析在行星环境中进行的磁场测量对于识别这种磁场特性至关重要。