Dlaczego Merkury ma tak duży żelazny rdzeń?

Dlaczego Merkury ma tak duży żelazny rdzeń?

Nowe badanie kwestionuje dominującą hipotezę, dlaczego Merkury ma duże jądro w stosunku do płaszcza (warstwy między jądrem planety a skorupą). Przez dziesięciolecia naukowcy twierdzili, że zderzenia typu „uderz i uciekaj” z innymi ciałami podczas formowania się naszego Układu Słonecznego zdmuchnęły większość skalistego płaszcza Merkurego i pozostawiły wewnątrz duże, gęste, metalowe jądro. Jednak nowe badania pokazują, że kolizje nie są winne – tak jest z magnetyzmem Słońca. William McDonough, profesor geologii na Uniwersytecie Maryland i Takashi Yoshizaki z Uniwersytetu Tohoku opracowali model pokazujący, że na gęstość, masę i zawartość żelaza w jądrze skalistej planety wpływa odległość od pola magnetycznego Słońca. Artykuł opisujący model został opublikowany 2 lipca 2021 r. w czasopiśmie Progress in Earth and Planetary Science. „Cztery wewnętrzne planety naszego Układu Słonecznego – Merkury, Wenus, Ziemia i Mars – składają się z różnych proporcji metalu i skały” – powiedział McDonough. „Istnieje gradient, w którym zawartość metalu w jądrze spada, gdy planety oddalają się od Słońca. Nasz artykuł wyjaśnia, jak to się stało, pokazując, że dystrybucja surowców we wczesnym powstającym Układzie Słonecznym była kontrolowana przez pole magnetyczne Słońca. pole.” McDonough wcześniej opracował model składu Ziemi, który jest powszechnie używany przez planetologów do określania składu egzoplanet. (Jego przełomowy artykuł na temat tej pracy był cytowany ponad 8000 razy). Nowy model McDonougha pokazuje, że we wczesnym okresie formowania się naszego Układu Słonecznego, kiedy młode słońce było otoczone wirującą chmurą pyłu i gazu, rysowały się ziarna żelaza w kierunku środka przez pole magnetyczne Słońca. Kiedy planety zaczęły formować się z kępek tego pyłu i gazu, planety bliżej Słońca zawierały więcej żelaza w swoich jądrach niż te dalej. Naukowcy odkryli, że gęstość i proporcja żelaza w jądrze skalistej planety koreluje z siłą pola magnetycznego wokół Słońca podczas formowania się planet. Ich nowe badanie sugeruje, że magnetyzm powinien zostać uwzględniony w przyszłych próbach opisania składu planet skalistych, w tym poza naszym Układem Słonecznym. Skład jądra planety jest ważny ze względu na jego potencjał do podtrzymywania życia. Na Ziemi, na przykład, rdzeń ze stopionego żelaza tworzy magnetosferę, która chroni planetę przed rakotwórczymi promieniami kosmicznymi. Rdzeń zawiera również większość fosforu planety, który jest ważnym składnikiem odżywczym dla podtrzymania życia opartego na węglu. Korzystając z istniejących modeli formowania się planet, McDonough określił prędkość, z jaką gaz i pył były wciągane do centrum naszego Układu Słonecznego podczas jego formowania. Wziął pod uwagę pole magnetyczne, które zostałoby wygenerowane przez słońce, gdy powstało, i obliczył, w jaki sposób to pole magnetyczne przeciąga żelazo przez chmurę pyłu i gazu. Gdy wczesny Układ Słoneczny zaczął się ochładzać, pył i gaz, które nie zostały wciągnięte do Słońca, zaczęły się zlepiać. Grudki bliżej Słońca byłyby wystawione na działanie silniejszego pola magnetycznego, a zatem zawierałyby więcej żelaza niż te znajdujące się dalej od Słońca. Gdy kępy połączyły się i ochłodziły, tworząc wirujące planety, siły grawitacyjne wciągnęły żelazo do ich jądra. Kiedy McDonough włączył ten model do obliczeń formowania się planet, ujawnił gradient zawartości i gęstości metali, który doskonale odpowiada temu, co naukowcy wiedzą o planetach w naszym Układzie Słonecznym. Merkury ma metaliczny rdzeń, który stanowi około trzech czwartych jego masy. Jądra Ziemi i Wenus mają tylko około jednej trzeciej ich masy, a Mars, najbardziej zewnętrzna ze skalistych planet, ma małe jądro, które ma tylko około jednej czwartej masy. To nowe zrozumienie roli, jaką magnetyzm odgrywa w formowaniu się planet, powoduje załamanie w badaniu egzoplanet, ponieważ obecnie nie ma metody określania właściwości magnetycznych gwiazdy na podstawie obserwacji ziemskich. Naukowcy wnioskują o składzie egzoplanety na podstawie widma światła wypromieniowanego z jej słońca. Różne pierwiastki w gwieździe emitują promieniowanie o różnych długościach fal, więc pomiar tych długości fal ujawnia, z czego zbudowana jest gwiazda i przypuszczalnie otaczające ją planety. „Nie możesz już po prostu powiedzieć:„ Och, skład gwiazdy wygląda tak, więc planety wokół niej muszą wyglądać tak ”- powiedział McDonough. „Teraz musisz powiedzieć: ‘Każda planeta może mieć mniej lub więcej żelaza, w oparciu o właściwości magnetyczne gwiazdy we wczesnym okresie rozwoju Układu Słonecznego’”. Kolejnymi krokami w tej pracy będzie znalezienie przez naukowców innego układu planetarnego. taki jak nasz – taki, na którym znajdują się planety skaliste rozrzucone w dużych odległościach od ich centralnego słońca. Jeśli gęstość planet spadnie, gdy promieniują one ze Słońca, tak jak w naszym Układzie Słonecznym, naukowcy mogliby potwierdzić tę nową teorię i wywnioskować, że pole magnetyczne wpłynęło na formowanie się planet.

science