Под поверхностью Меркурия могут скрываться многокилометровые слои алмазов

Очень много алмазов

Согласно исследованию, этот слой залегает на глубине сотен километров под поверхностью и имеет ширину более 14 километров. Это означает, что драгоценные камни вряд ли можно добыть для перевозки на Землю, но они могут помочь разгадать некоторые из самых больших тайн планеты.

Смотрите также Бывшие руководители космических агентств призывают не уничтожать МКС: какая альтернатива

Меркурий полон загадок. Во-первых, он имеет магнитное поле. Хотя оно гораздо слабее земного, этот магнетизм является неожиданным для ученых, поскольку планета очень крошечная и, похоже, геологически неактивная. Меркурий также имеет необычно темные участки поверхности, которые миссия NASA Messenger идентифицировала как графит, форму углерода.

Эта последняя особенность и вызвала интерес Яньхао Лина, научного сотрудника Центра передовых исследований науки и технологий высокого давления в Пекине и соавтора исследования. Чрезвычайно высокое содержание углерода в Меркурии, как он говорит, заставило думать, что в недрах планеты, вероятно, "происходит что-то особенное".

Несмотря на странности Меркурия, ученые подозревают, что он, вероятно, сформировался так же, как и другие земные планеты: в результате охлаждения горячего океана магмы. В случае Меркурия этот океан, вероятно, был богат углеродом и силикатами. Сначала в нем коагулировали металлы, образуя центральное ядро, а остальная магма кристаллизовалась в среднюю мантию и внешнюю кору планеты.

В течение многих лет исследователи считали, что температура и давление мантии достаточно высоки для того, чтобы углерод образовал графит, который, будучи легче мантии, всплывал на поверхность. Но исследование 2019 года показало, что мантия Меркурия может быть на 50 километров глубже, чем считалось ранее. Это значительно повысило бы давление и температуру на границе между ядром и мантией, создав условия, при которых углерод мог бы кристаллизоваться в алмаз.

Эксперимент

Чтобы исследовать эту возможность, команда бельгийских и китайских исследователей, включая Лина, имитировала химические смеси, в состав которых входили железо, кремнезем и углерод. Считается, что такие "коктейли", похожи по составу на определенные виды метеоритов, имитируют магматический океан молодого Меркурия. Исследователи также добавили в эти сочетания разное количество сульфида железа. Они предположили, что океан магмы содержал много серы, поскольку современная поверхность Меркурия также богата серой.

Используя пресс с несколькими наковальнями, команда подвергла химические смеси давлению в 7 гигапаскалей — примерно в 70 000 раз больше, чем давление земной атмосферы на уровне моря - и температуре до 1 970 градусов по Цельсию. Эти экстремальные условия имитируют условия в глубине Меркурия. Кроме того, исследователи использовали компьютерные модели, чтобы получить более точные измерения давления и температуры на границе ядра и мантии Меркурия, а также смоделировать физические условия, при которых графит или алмаз были бы стабильными.

На этой схеме показано, каким был Меркурий в начале своего существования, и каким может быть сейчас, после охлаждения породы и кристаллизации алмазов / Фото Dr. Yanhao Lin and Dr. Bernard Charlier

Прежде всего, эксперимент показал, что в мантии, вероятно, образовался оливин, что согласуется с предыдущими исследованиями. Кроме того, было выяснено, что добавление серы к химической смеси приводит к ее застыванию лишь при значительно более высоких температурах – таких, что благоприятными для формирования алмазов. Аналогичное показало и компьютерное моделирование: при этих условиях алмазы могли кристаллизоваться, когда внутреннее ядро Меркурия затвердело.

Что говорят о возможности добычи алмазов на Меркурии

Добыча этих драгоценных камней почти невозможна. Кроме экстремальных температур планеты, алмазы находятся слишком глубоко. Но драгоценные камни важны по другой причине: именно они могут быть ответственными за магнитное поле Меркурия. Алмазы могут помогать передавать тепло между ядром и мантией, что создает разницу температур и заставляет жидкое железо закручиваться, создавая таким образом магнитное поле, объяснил Лин.

Результаты также могут помочь объяснить, как эволюционируют богатые углеродом экзопланеты.

Процессы, которые привели к образованию алмазного слоя на Меркурии, могли также происходить на других планетах, потенциально оставляя похожие следы,
– говорит Лин.

Больше подсказок сможет дать BepiColombo, совместная миссия Европейского космического агентства и Японского агентства аэрокосмических исследований. Запущенный в 2018 году, космический аппарат должен выйти на орбиту Меркурия в 2025 году.