Чому у Меркурія таке велике залізне ядро? Магнетизм!

Нове дослідження оспорює панівну гіпотезу щодо причини того, чому Меркурій має велике ядро у порівнянні зі своєю мантією (шар між ядром планети та корою).

Протягом десятиліть вчені стверджували, що в результаті зіткнень з іншими тілами під час формування нашої Сонячної системи більша частина кам'янистої мантії Меркурія була знесена і всередині залишилося велике, щільне металеве ядро. Але нове дослідження показує, що зіткнення не винні – справа у магнетизмі Сонця.

Про це розповідають в Мерілендському університеті (UMD).

Професор геології з UMD Вільям Макдоноу та Такаші Йосідзакі з Університету Тохоку розробили модель, яка показує, що щільність, маса та вміст заліза в ядрі кам'янистої планети залежать від її віддаленості від магнітного поля Сонця. Стаття з описом моделі була опублікована 2 липня 2021 року в журналі "Progress in Earth and Planetary Science".

"Чотири внутрішні планети нашої Сонячної системи – Меркурій, Венера, Земля і Марс – складаються з різних пропорцій металу і порід", - сказав Макдоноу. "Існує градієнт, за яким вміст металу в ядрі зменшується у міру віддалення планети від Сонця. Наша робота пояснює, як це сталося, показуючи, що розподіл сировинних матеріалів при ранньому формуванні Сонячної системи контролювався магнітним полем Сонця".

Раніше Макдоноу розробив модель складу Землі, яка часто використовується вченими-планетологами для визначення складу екзопланет. (Його основна стаття з цією роботою цитувалася понад 8000 разів).

Нова модель Макдоноу показує, що на ранньому етапі формування нашої Сонячної системи, коли молоде Сонце було оточене хмарою пилу та газу, що кружляла навколо нього, крупинки заліза були притягнуті до центру магнітним полем Сонця. Коли зі згустків цього пилу та газу почали утворюватися планети, то ті, що розташовані ближче до Сонця, включали у свої ядра більше заліза, ніж ті, що знаходилися далі.

Дослідники виявили, що щільність і частка заліза в ядрі кам'янистої планети корелюється із силою магнітного поля навколо Сонця під час формування планет. Їх нове дослідження припускає, що магнетизм слід враховувати у майбутніх спробах опису складу кам'янистих планет, в тому числі поза Сонячною системою.

Новини за подібною темою:

		Зовнішня Сонячна система може складатися ще з одного пояса малих об’єктів
		Астрофізики побудували модель, яка пояснює швидке формування планет
		Кілька мільйонів років тому Земля могла “вислизнути” з-під захисту Сонця

Склад ядра планети важливий для її потенціальної можливості підтримувати життя. Наприклад, на Землі розплавлене залізне ядро створює магнітосферу, яка захищає планету від космічних променів, що викликають рак. Ядро також містить більшу частину фосфору планети, який є важливою поживною речовиною для підтримки життя, основаного на вуглеці.

Використовуючи наявні моделі утворення планет, Макдоноу визначив швидкість, з якою газ і пил втягувалися в центр нашої Сонячної системи під час її формування. Він врахував магнітне поле, яке мало б генеруватися Сонцем при його виникненні, і підрахував, як це магнітне поле буде втягувати залізо зі всієї газопилової хмари.

Коли рання Сонячна система почала охолоджуватися, то пил і газ, які не були втягнуті у Сонце, почали зліплюватися у згустки. Згустки, розташовані ближче до Сонця, були б піддані дії сильнішого магнітного поля і, отже, містили б більше заліза, ніж ті, що віддалені від Сонця. Коли згустки зливалися та охолоджувалися у планети, що обертаються, гравітаційні сили втягували залізо в їх ядра.

Коли Макдоноу включив цю модель у розрахунки планетоутворення, вона показала градієнт вмісту металів і щільності, який повністю відповідає тому, що вчені знають про планети в нашій Сонячній системі. Меркурій має металеве ядро, яке становить близько трьох чвертей його маси. Ядра Землі та Венери складають лише приблизно третину їх маси, а Марс, найвіддаленіший з поміж кам'янистих планет, має невелике ядро, яке складає лише приблизно одну чверть його маси.

Це нове розуміння ролі магнетизму у формуванні планет створює перелом у вивченні екзопланет, оскільки на даний час не існує методу визначення магнітних властивостей зорі на основі спостережень із Землі. Вчені роблять висновки про склад екзопланет на основі спектру світла, що випромінюється від її сонця. Різні елементи у зорі випромінюють різну довжину хвилі, тому вимірювання цих довжин хвиль показує, з чого зроблена зірка і, ймовірно, планети навколо неї.

"Ви вже не можете просто сказати: "О, склад зірки виглядає так, тому планети навколо неї повинні виглядати так само", - зазначив Макдоноу. "Тепер ви повинні сказати: "Кожна планета може мати більшу чи меншу кількість заліза на основі магнітних властивостей зорі під час раннього зростання зоряної системи".

Наступними кроками в цій роботі будуть пошуки вченими іншої планетарної системи, подібної нашій, – системи з кам'янистими планетами, розподіленими великими відстанями від центрального сонця. Якщо щільність у планет падає у міру того, як вони віддаляються від сонця так, як це відбувається в нашій Сонячній системі, дослідники можуть підтвердити цю нову теорію і зробити висновок про те, що магнітне поле впливало на формування планет.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• Меркурій
• Сонячна система