Учені розгадали одну з таємниць будови Меркурія

Меркурій, планета, знімок, космос
Фото: NASA

Як виявилося, велике залізне ядро планети пов'язане із сонячним магнетизмом.

Нове дослідження вчених оскаржує переважну гіпотезу про те, чому Меркурій має велике ядро щодо своєї мантії (шар між ядром планети і корою), пише Phys.org.

Протягом десятиліть учені стверджували, що зіткнення з іншими тілами під час формування нашої Сонячної системи зруйнували більшу частину кам'янистої мантії Меркурія, усередині якого залишилося велике, щільне металеве ядро.

Однак, результати нового дослідження, опублікованого в журналі Progress in Earth and Planetary Science, показують, що зіткнення в цьому не винні — винен сонячний магнетизм.

Професор геології Вільям Макдоно з Мерілендського університету, і Такаші Йошізакі з Університету Тохоку розробили модель, яка показує, що щільність, маса і вміст заліза в ядрі кам'янистої планети залежать від її відстані до магнітного поля Сонця.

"Меркурій, Венера, Земля і Марс складаються з різних пропорцій металу і каменю. Існує певна тенденція, за якої вміст металу в ядрі зменшується в міру віддалення планет від Сонця. Наше дослідження пояснює, як це сталося, показуючи, що розподіл сировини в ранній сформованій сонячній системі контролювався магнітним полем Сонця", — пояснив Макдоно.

Варто зазначити, що раніше Макдоно розробив модель складу Землі, яка зазвичай використовується в планетології для визначення складу екзопланет.

Нова модель Макдоно показує, що під час раннього формування нашої Сонячної системи, коли молоде Сонце було оточене хмарою пилу і газу, частинки заліза притягувалися до центру магнітним полем Сонця.

Коли зі згустків цього пилу і газу почали формуватися планети, розташовані ближче до Сонця, вони містили у своїх ядрах більше заліза, ніж планети, які були розташовані далі.

Дослідники виявили, що щільність і частка заліза в ядрі кам'янистої планети корелює із силою магнітного поля навколо Сонця під час формування планети.

Меркурій, будова, кора, мантія, ядро, ілюстрація
Структура Меркурія: кора, мантія, тверде внутрішнє ядро, зовнішнє рідке ядро.
Фото: University of Maryland

На думку вчених, магнетизм варто враховувати в майбутніх спробах описати склад кам'янистих планет, у тому числі і тих, які перебувають за межами нашої Сонячної системи.

Склад ядра планети важливий для її потенційної можливості підтримувати життя. На Землі, наприклад, розплавлене залізне ядро створює магнітосферу, яка захищає планету від космічних променів, що викликають рак. Ядро також містить велику частину фосфору, що є важливою живильною речовиною для підтримки життя на основі вуглецю.

Застосовуючи чинні моделі формування планет, Макдоно визначив швидкість, з якою газ і пил втягувалися в центр нашої Сонячної системи під час її формування. Він врахував магнітне поле, яке повинно було генеруватися Сонцем при його появі, і розрахував, як це магнітне поле втягувало залізо через хмару пилу і газу.

Коли рання Сонячна система почала остигати, пил і газ, які не потрапили на Сонце, почали згущуватися. Згустки ближче до Сонця зазнали впливу більш сильного магнітного поля і, таким чином, містили більше заліза, ніж ті, що були розташовані далі від Сонця. Коли згустки злилися й охололи, перетворившись робочі працюють планети, гравітаційні сили втягнули залізо в їхнє ядро.

Після того, як Макдоно включив цю модель у розрахунки формування планет, вона виявила взаємозв'язок у вмісті і щільності металів, що повністю відповідає тому, що вчені знають про планети нашої Сонячної системи.

У Меркурія є металеве ядро, яке становить близько трьох чвертей його маси. Ядра Землі і Венери становлять усього близько однієї третини їхньої маси, а Марс, найвіддаленіша з кам'янистих планет, має невелике ядро, яке становить усього близько однієї чверті його маси.

Однак, це нове розуміння ролі магнетизму у формуванні планет створює проблеми у вивченні екзопланет, оскільки наразі не існує методу визначення магнітних властивостей зірки на основі спостережень із Землі. Висновки про склад екзопланет учені роблять, грунтуючись на спектрі світла, випромінюваного їх сонцем.

Різні в зірці елементи випускають випромінювання з різними довжинами хвиль, тому вимір цих довжин хвиль показує, з чого складається зірка і, імовірно, планети навколо неї.

Наступним кроком для вчених буде шукати іншу планетну систему, подібну до нашої, з кам'янистими планетами, розташованими на великих відстанях від їхнього центрального сонця.

Якщо щільність планет впаде в міру того, як вони будуть виходити від Сонця, як це відбувається в нашій Сонячній системі, дослідники зможуть підтвердити цю нову теорію і зробити висновок, що магнітне поле вплинуло на формування планет.