Учените обясниха аномалното ядро на Меркурий

Слънчевата система продължава да крие много загадки, а Меркурий е ярък пример за планета, чиято вътрешна структура поражда въпроси. Въпреки малките си размери (само 2400 километра в диаметър), Меркурий има необичайно масивно ядро, което съставлява около 70% от масата ѝ и достига 1800 километра в диаметър.

Това коренно я отличава от Земята и другите планети в нашата система и няма ясно обяснение, но съвременното моделиране е готово да реши подобни проблеми.

Първите данни за необичайното съотношение на ядрото на Меркурий спрямо размера на самата планета започват да пристигат с развитието на радиоастрономията през 60-те години на миналия век. По-пълни данни за Меркурий бяха събрани от мисията на НАСА „Mariner-10“ през 1975 година, както и наскоро (през 2010-2015 година) от мисията MESSENGER. Снабдени с научни инструменти, сондите потвърдиха тази аномалия, известна като „проблемът Меркурий“. Тази диспропорция между метално ядро и силикатна мантия с кора е предизвикателство за стандартните модели на формиране на планетите от земната група.

Учените предполагат, че в зората на формирането на Слънчевата система Меркурий е бил ударен от гигантски астероид и е загубил голяма част от кората и мантията си. Основната хипотеза описва това като сблъсък между прото-Меркурий – планетарен зародиш, 2,25 пъти по-масивен от съвременната планета и обект, 6 пъти по-малък по маса. В резултат на това мантията и кората са били до голяма степен отнесени, оставяйки масивно ядро с тънък силикатен слой.

Съвременното моделиране показва, че подобни сблъсъци на обекти с много различни маси са били изключително редки в младата Слънчева система. Реализирането им изисква изключително ексцентрични орбити на астероидите, които трябва да са били рядкост, и затова този сценарий изглежда статистически малко вероятен.

В неотдавнашно изследване учени от Института по физика на Земята в Париж и Парижкия университет представиха алтернативен сценарий: Меркурий се е образувал в резултат на лъкатушещ сблъсък с обект със сходна маса. Авторите подчертават, че традиционните модели не отчитат честотата на сблъсъците между протопланети с еднаква маса. В хаотичната ранна Слънчева система, където планетите и планетите-ембриони са си взаимодействали гравитационно, такива събития са били най-чести.

„Сблъсъкът на два протопланетни зародиша със сходна маса може да обясни състава на Меркурий и е много по-вероятен сценарий.“

отбелязват изследователите

Използвайки метода на хидродинамиката на изгладените частици (SPH), изследователите моделират сблъсъка на прото-Меркурий с подобен обект при ниска относителна скорост и при ъгъл на сблъсък 32,5°. Моделът възпроизвежда сегашната маса на Меркурий (0,055 земна маса) с грешка от по-малко от 5%, включително съотношението на металите и силикатите. В резултат на това са загубени до 60% от мантията, което обяснява повишеното съдържание на метали. За разлика от сценариите с неравномерна маса, при които отломките се връщат на планетата, тук част от материала е изхвърлен, запазвайки дисбаланса между ядрото и мантията.

Изхвърлената маса може да е била разпръсната от други планетоиди или дори да е била погълната от съседни тела, като например формиращата се Венера, което изисква допълнителни проучвания. Това се е случило през първите десетки милиони години от съществуването на Слънчевата система, когато условията са попречили на повторната аккреция (връщането на изхвърлената материя обратно в Меркурий и възстановяването на масата и пропорциите ѝ).

За потвърждаване на представената хипотеза са необходими геохимични анализи на метеорити и проби от Меркурий. Някога проби от повърхността му ще бъдат докарани на Земята. Засега към Меркурий се движи японският сондата BepiColombo, който ще пристигне на планетата след около година и ще измери с още по-голяма точност съотношението между ядрото, кората и мантията, както и ще събере най-пълния набор от данни за тази все още загадъчна планета.