Геологи объяснили, откуда у Меркурия большое металлическое планетарное ядро
Новое исследование ученых из Университета Мэриленда (США) показало, что внутренний состав планеты определяется близостью к магнитному полю Солнца.
Исследование опубликовано в Progress in Earth and Planetary Science, коротко о нем рассказывается на сайте университета.
Эта работа оспаривает популярную гипотезу о том, почему Меркурий имеет большое ядро по сравнению с его мантией. На протяжении десятилетий ученые утверждали, что при столкновениях с другими телами во время формирования нашей Солнечной системы большая часть скалистой мантии Меркурия разлетелась, а внутри осталось большое плотное металлическое ядро.
Однако авторы нового исследования доказали, что виноваты не столкновения, а солнечный магнетизм. Они разработали модель, показывающую, что на плотность, массу и содержание железа в ядре скалистой планеты влияет ее расстояние от магнитного поля Солнца.
«Четыре внутренние планеты нашей Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля и Марс — состоят из металла и камня разных пропорций, — рассказали ученые. — При этом содержание металлов в ядре падает по мере удаления планет от Солнца. Наша статья объясняет, как это произошло».
Исследователи предположили, что, когда ранняя Солнечная система начала остывать, пыль и газ, которые не попадали на Солнце, начали слипаться. Сгустки, расположенные ближе к Солнцу, подвергались воздействию более сильного магнитного поля и, следовательно, содержали больше железа, чем те, что находились дальше от Солнца. Когда сгустки охлаждались и формировали планеты, гравитационные силы втягивали железо в их ядро.
Используя существующие модели формирования планет, авторы работы определили скорость, с которой газ и пыль втягивались в центр нашей Солнечной системы во время ее формирования. Они учли магнитное поле, которое было бы создано Солнцем при его возникновении, и рассчитали, как это магнитное поле будет втягивать железо через облако пыли и газа.
Моделирование обнаружило градиент содержания металлов и плотности планет, который полностью соответствует данным о внутренних планетах Солнечной системы. У Меркурия металлическое ядро составляет около 3/4 его массы, ядра Земли и Венеры составляют около 1/3 массы этих планет, а Марс, самая удаленная из каменистых планет, имеет небольшое ядро, которое составляет около 1/4 его массы.
Состав ядра планеты важен для ее способности поддерживать жизнь. На Земле, например, ядро из расплавленного железа создает магнитосферу, которая защищает планету от космических лучей. Ядро также содержит большую часть фосфора планеты, который является важным элементом для поддержания жизни, основанной на углероде.
Новое понимание роли магнетизма в формировании планет меняет и то, что мы знаем об экзопланетах. Ученые делают вывод о составе экзопланеты на основе спектра света, излучаемого ее солнцем. Различные элементы в звезде излучают радиацию на разных длинах волн, поэтому измерение этих длин волн показывает, из чего сделана звезда и, предположительно, планеты вокруг нее.
Однако новое исследование показывает, что нельзя определить состав экзопланеты на основании одного лишь излучения ее звезды. Количество железа на планете может быть разным в зависимости от магнитных свойств звезды на раннем этапе развития конкретной звездной системы.
Фото: Shutterstock