Таємницю загадкового ядра Меркурія могла розкрити нова теорія зіткнення

Як нова теорія пояснює загадку Меркурія?

Меркурій, найменша планета Сонячної системи, десятиліттями залишається об'єктом наукових суперечок через свою аномальну внутрішню будову. Нове дослідження проливає світло на цю таємницю, пропонуючи більш імовірний сценарій формування планети, ніж вважалося раніше, розповідає 24 Канал з посиланням на Science Alert.

Основна загадка планети, відома як "проблема Меркурія", полягає у співвідношенні розмірів її ядра та мантії. Спостереження, що почалися ще в 1960-х роках і були підтверджені місіями Mariner 10 (1975) та MESSENGER (2010–2015), показали, що металеве ядро Меркурія становить близько 70% його загальної маси.

Для порівняння, ядро Землі складає лише 30% її маси, а ядро Марса – 25%. Таке значне ядро, вкрите відносно тонким шаром силікатної кори та мантії, робить Меркурій унікальним серед кам'янистих планет нашої системи.

У чому недоліки старої гіпотези?

Довгий час панівною була гіпотеза гігантського зіткнення. Вона припускала, що прото-Меркурій, який мав масу приблизно у 2,25 рази більшу за сучасну, зіткнувся з набагато меншим об'єктом – у шість разів меншим за себе. Вважалося, що цей катаклізм зірвав з протопланети значну частину її мантії та кори, залишивши переважно оголене ядро.

Однак ця теорія має суттєві вади. Детальне комп'ютерне моделювання формування Сонячної системи показало, що зіткнення між тілами з настільки великою різницею в масі були вкрай рідкісними подіями.

Щобільше, для такого удару об'єкт-агресор мав би перебувати на надзвичайно витягнутій, ексцентричній орбіті, що також малоймовірно. Ще однією проблемою було те, що в таких сценаріях значна частина викинутої речовини з часом поверталася б на планету під дією її гравітації, що не дозволило б досягти поточного співвідношення ядра та мантії.

Що могло статися насправді?

Нове дослідження, очолюване Патріком Франко з Паризького інституту фізики Землі, пропонує альтернативне та статистично більш обґрунтоване пояснення. Деталі дослідження опубліковані в журналі Nature.

Вчені змоделювали сценарій, в якому прото-Меркурій зазнав ковзного удару від іншої протопланети приблизно такої ж маси. За словами дослідників, такі зіткнення між об'єктами схожих розмірів були набагато більш поширеними в хаотичній "дитячій" Сонячній системі, де безліч планетарних зародків боролися за стабільні орбіти.

Використовуючи метод гідродинаміки згладжених частинок (SPH), команда змогла з високою точністю відтворити як загальну масу Меркурія, так і його незвичайне співвідношення металів до силікатів, з похибкою менше ніж 5%.

Симуляція подій – дивіться відео:

Моделювання показало, що ковзний удар міг зірвати до 60% початкової мантії планети. На відміну від попередньої гіпотези, у цьому сценарії велика частина уламків була б викинута в космос назавжди, що й дозволило б зберегти диспропорцію між ядром і мантією.

А що сталося з уламками?

Залишається питання: що сталося з матеріалом, зірваним з Меркурія? Дослідники розглядають кілька можливостей.

В умовах ранньої Сонячної системи, наповненої численними планетезималями та протопланетами, гравітаційні збурення могли легко розсіяти ці уламки. Інша цікава гіпотеза полягає в тому, що частину цієї речовини могла поглинути сусідня планета – Венера. Це могло б частково пояснити, чому Венера дещо масивніша, ніж могла б бути. Проте ця ідея потребує подальших, більш глибоких досліджень.

Остаточну відповідь або вагомі докази на користь нової теорії може надати майбутня космічна місія. Апарат BepiColombo, спільний проєкт Європейського та Японського космічних агентств (ESA/JAXA), має прибути на орбіту Меркурія у 2026 році.

Він оснащений більш ніж 20 науковими приладами, які проведуть комплексне дослідження планети, зокрема виміряють розміри її твердого та рідкого ядра, а також складуть детальну карту її магнітного та гравітаційного полів. Ці дані допоможуть значно просунутися в розумінні формування та еволюції найближчої до Сонця планети.