Ученые разгадали одну из тайн строения Меркурия

Фото: NASA

Новое исследование ученых оспаривает преобладающую гипотезу о том, почему Меркурий имеет большое ядро относительно своей мантии (слой между ядром планеты и корой), пишет Phys.org. 

В течение десятилетий ученые утверждали, что столкновения с другими телами во время формирования нашей Солнечной системы разрушили большую часть каменистой мантии Меркурия внутри которого осталось большое, плотное металлическое ядро. 

Однако результаты нового исследования, опубликованного в журнале Progress in Earth and Planetary Science, показывают, что столкновения в этом не виноваты — виноват солнечный магнетизм. 

Профессор геологии Уильям Макдоно из Мэрилендского университета, и Такаши Йошизаки из Университета Тохоку разработали модель, показывающую, что плотность, масса и содержание железа в ядре каменистой планеты зависят от ее расстояния до магнитного поля Солнца. 

"Меркурий, Венера, Земля и Марс состоят из различных пропорций металла и камня. Существует некая тенденция, при которой содержание металла в ядре уменьшается по мере удаления планет от Солнца. Наше исследование объясняет, как это произошло, показывая, что распределение сырья в ранней формирующейся Солнечной системе контролировалось магнитным полем Солнца", — объяснил Макдоно. 

Стоит отметить, что ранее Макдоно разработал модель состава Земли, которая обычно используется планетологами для определения состава экзопланет. 

Новая модель Макдоно показывает, что во время раннего формирования нашей Солнечной системы, когда молодое Солнце было окружено клубящимся облаком пыли и газа, частицы железа притягивались к центру магнитным полем Солнца. 

Когда из сгустков этой пыли и газа начали формироваться планеты, расположенные ближе к Солнцу, они содержали в своих ядрах больше железа, чем планеты, которые были расположены дальше. 

Исследователи обнаружили, что плотность и доля железа в ядре каменистой планеты коррелирует с силой магнитного поля вокруг Солнца во время формирования планеты.

По мнению ученых, магнетизм следует учитывать в будущих попытках описать состав каменистых планет, в том числе и тех, которые находятся за пределами нашей Солнечной системы. 

Состав ядра планеты важен для ее потенциальной возможности поддерживать жизнь. На Земле, к примеру, расплавленное железное ядро создает магнитосферу, которая защищает планету от космических лучей, вызывающих рак. Ядро также содержит большую часть фосфора, являющимся важным питательным веществом для поддержания жизни на основе углерода. 

Применяя существующие модели формирования планет, Макдоно определил скорость, с которой газ и пыль втягивались в центр нашей Солнечной системы во время ее формирования. Он учел магнитное поле, которое должно было генерироваться Солнцем при его появлении, и рассчитал, как это магнитное поле втягивало железо через облако пыли и газа.

Когда ранняя Солнечная система начала остывать, пыль и газ, которые не попали на Солнце, начали сгущаться. Сгустки ближе к Солнцу подверглись воздействию более сильного магнитного поля и, таким образом, содержали больше железа, чем те, что были расположены дальше от Солнца. Когда сгустки слились и остыли, превратившись во вращающиеся планеты, гравитационные силы втянули железо в их ядро. 

После того, как Макдоно включил эту модель в расчеты формирования планет, она выявила взаимосвязь в содержании и плотности металлов, которая полностью соответствует тому, что ученые знают о планетах нашей Солнечной системы. 

У Меркурия есть металлическое ядро, которое составляет около трех четвертей его массы. Ядра Земли и Венеры составляют всего около одной трети их массы, а Марс, самая удаленная из каменистых планет, имеет небольшое ядро, составляющее всего около одной четверти его массы. 

Однако это новое понимание роли магнетизма в формировании планет создает проблемы в изучении экзопланет, поскольку в настоящее время не существует метода определения магнитных свойств звезды на основе наблюдений с Земли. Выводы о составе экзопланет, ученые делают, основываясь на спектре света, излучаемого их солнцем. 

Различные в звезде элементы испускают излучение с разными длинами волн, поэтому измерение этих длин волн показывает, из чего состоит звезда и, предположительно, планеты вокруг нее. 

Следующим шагом для ученых будет поиск другой планетной системы, подобной нашей, с каменистыми планетами, расположенными на больших расстояниях от их центрального солнца. 

Если плотность планет упадет по мере того, как они будут исходить от Солнца, как это происходит в нашей Солнечной системе, исследователи смогут подтвердить эту новую теорию и сделать вывод, что магнитное поле повлияло на формирование планет. 

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform