Велика катастрофа: нова теорія пояснює незвичайне походження планети Меркурій

Дослідження опубліковано на сервері препринтів arXiv, пише EarthSky.

Меркурій є кам'янистою планетою, поверхня якої вкрита кратерами, а тому він нагадує Місяць. Але ця планета має свою унікальну геологію, історію та характеристики. Температура на Меркурії коливається від мінус 180 градусів Цельсія вночі до плюс 430 градусів Цельсія вдень. Планета робить повний оберт навколо Сонця за 88 земних днів і повільно обертається навколо своєї осі. Незважаючи на те, що Меркурій розташований близько до Сонця, в його постійно затінених кратерах біля полюсів знаходиться водяний лід.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Вчені давно намагаються з'ясувати, як утворилася ця планета. Нова теорія припускає, що Меркурій був створений унаслідок ковзного гігантського зіткнення двох кам'янистих тіл схожого розміру кілька мільярдів років тому.

Меркурій — це унікальний і дивний світ. Вчені раніше виявили докази можливої наявності шару алмазів завтовшки 16 км між ядром і мантією планети, а також льодовиків, які можуть бути навіть придатні для життя.

Залізне ядро Меркурія оточує відносно тонка силікатна мантія. Фактично, тверде внутрішнє ядро і розплавлене зовнішнє ядро разом займають майже 85% діаметра планети. Це набагато більше, ніж у будь-якої іншої кам'янистої планети в Сонячній системі.

Рання Сонячна система була хаотичним місцем, де відбувалися часті зіткнення між кам'янистими тілами. Незвично велике ядро Меркурія змусило вчених висунути гіпотезу про те, що гігантське зіткнення з набагато більшим тілом могло б видалити зовнішні шари планети.

Але моделювання ранньої Сонячної системи показало, що колосальні зіткнення між об'єктами дуже різного розміру були відносно рідкісним явищем. З іншого боку, нове моделювання припускає, що ковзаючі зіткнення між кам'янистими тілами схожого розміру відбувалися набагато частіше. Фактично, вони, ймовірно, становили близько 1/3 всіх зіткнень у ранній Сонячній системі. І саме так, як каже нова теорія, ймовірно, утворився Меркурій. Вчені вважають, що унікальна геологія планети могла виникнути внаслідок потужного зіткнення, яке стерло більшу частину її первісної кам'янистої мантії.

У дослідженні вчені використовували комп'ютерне моделювання, щоб вивчити, як зіткнення між об'єктами схожих розмірів можуть створити планету, схожу на Меркурій. У моделюванні використовувалося основне тіло, тобто прото-Меркурій з масою трохи більше 10% від маси Землі і 30% вмістом заліза. Під час моделювання вчені експериментували з вторинними тілами різного розміру з різною кількістю заліза, а також змінювали швидкість і кут зіткнення.

Вчені експериментували зі сценаріями зіткнень, які могли статися мільярди років тому в ранній Сонячній системі, що призвело б до утворення планети з масою і складом Меркурія.

Зрештою моделювання показало конфігурацію, за якої Меркурій зачепив кам'янистий об'єкт аналогічного розміру внаслідок ковзного зіткнення. Цей удар призвів до втрати більшої частини мантії планети.

У цьому сценарії утворилася планета, маса якої відповідала масі Меркурія, з ядром, яке складалося на 65-75% із заліза, що відповідає поточному значенню в 70%. Вчені вважають, що це є доказом того, що гігантське зіткнення могло створити Меркурій таким, яким ми знаємо його сьогодні.

Як уже писав Фокус, найменш вивчена планета Сонячної системи змінилася за 20 років. Аналіз даних спостережень космічного телескопа Хаббл за планетою Уран надав нові відомості про складні атмосферні зміни, які значною мірою обумовлені впливом випромінювання Сонця.

Також Фокус писав про те, що фізики стали на крок ближче до розуміння причини того, чому Всесвіт не знищив себе на самому початку своєї історії, хоча це могло статися.