在太阳系八大行星里,木星是体积质量双料霸主,而地球则凭借平均密度 5.52 克 / 立方厘米稳居密度榜首,很多人会顺理成章认为密度亚军是体积质量相近的金星,其密度约 5.24 克 / 立方厘米,可真正的第二名却是水星,它的平均密度达到 5.43 克 / 立方厘米,以微弱优势超越金星,成为太阳系密度第二的行星。

地球的高密度,很大程度上是引力压缩的结果。地球质量庞大,强大引力会深度挤压内部物质,让核心密度远高于表层,整体平均密度被显著拉高。科研模拟显示,剔除引力压缩的理想状态下,地球非压缩密度仅 4.4 克 / 立方厘米。反观水星,质量只有地球的 5.5%,引力微弱,内部压缩效应远不及地球,可它的非压缩密度仍高达 5.3 克 / 立方厘米,这意味着从物质本征构成来看,水星比地球更为致密。
这种极致的致密性,根源在于水星独特的内部结构。水星分为固态硅酸盐地壳、硅酸盐地幔和铁镍合金核心,核心又分固态内核与液态外核。其中金属核心占据水星总体积的 42%、总质量的 60%,而地球核心仅占体积 16.2%、质量 31.5%。超大比例的金属核心,是水星高密度的直接原因,也让它拥有了一颗与众不同的行星内核。

关于水星巨型核心的成因,科学界主流观点指向早期天体撞击假说。太阳系形成初期,原始水星体积远大于现在,拥有完整且厚重的硅酸盐外层。随后一颗巨型天体与它发生剧烈撞击,超高能量剥离了大部分轻质外层物质,只留下致密的核心与少量残余物质,这些残骸逐渐冷却演化,形成了如今的水星。
太阳系早期天体撞击十分普遍,月球由地球与火星大小天体撞击碎屑凝聚而成,金星逆向自转、天王星侧躺自转、火星北半球低地平原,都被认定为撞击痕迹,因此水星的撞击起源具备合理性。同时这一假说也能解释水星的特殊物质与轨道特征:水星富含硫、氯、钠、钾等易挥发轻元素,若在当前近太阳轨道形成,这些元素会被太阳辐射和太阳风蒸发剥离,说明原始水星应形成于更远区域,撞击在剥离外层的同时扰动轨道,推动水星向内迁移至现在位置。

此外,水星轨道偏心率达 0.2056,是八大行星中最高的,近日点 0.307 天文单位、远日点 0.467 天文单位,轨道形态极为扁平。这一特征恰好印证了轨道迁移假说,早期剧烈的轨道扰动,加上迁移过程中与太阳、其他天体的引力作用,最终让水星轨道变得扁长。
小小的水星,凭借特殊的演化经历,打破了体积质量与密度的常规关联,它的高密度与特殊轨道,都是太阳系早期混沌演化的鲜活证据,也为人类探索行星起源提供了关键样本。