Тайну загадочного ядра Меркурия могла раскрыть новая теория столкновения
- Новое исследование предполагает, что большое ядро Меркурия образовалось в результате столкновения с протопланетой похожего размера, а не с меньшим объектом.
- Это объяснение более вероятно для ранней Солнечной системы и лучше объясняет текущую структуру Меркурия, чем предыдущие гипотезы.
Новое исследование предполагает, что необычно большое ядро Меркурия является результатом столкновения не с меньшим объектом, а с протопланетой похожего размера. Этот сценарий, по мнению ученых, является статистически более вероятным для ранней Солнечной системы и лучше объясняет текущую структуру планеты, которая на 70% состоит из ядра.
Как новая теория объясняет загадку Меркурия?
Меркурий, самая маленькая планета Солнечной системы, десятилетиями остается объектом научных споров из-за своего аномального внутреннего строения. Новое исследование проливает свет на эту тайну, предлагая более вероятный сценарий формирования планеты, чем считалось ранее, рассказывает 24 Канал со ссылкой на Science Alert.
Смотрите также Космическая угроза: почему NASA рассматривает ядерный удар по астероиду и как это спасет Землю
Основная загадка планеты, известна как "проблема Меркурия", заключается в соотношении размеров ее ядра и мантии. Наблюдения, начавшиеся еще в 1960-х годах и подтвержденные миссиями Mariner 10 (1975) и MESSENGER (2010–2015), показали, что металлическое ядро Меркурия составляет около 70% его общей массы.
Для сравнения, ядро Земли составляет лишь 30% ее массы, а ядро Марса – 25%. Такое значительное ядро, покрыто относительно тонким слоем силикатной коры и мантии, делает Меркурий уникальным среди каменистых планет нашей системы.
В чем недостатки старой гипотезы?
Долгое время господствующей была гипотеза гигантского столкновения. Она предполагала, что прото-Меркурий, который имел массу примерно в 2,25 раза больше современной, столкнулся с гораздо меньшим объектом – в шесть раз меньше себя. Считалось, что этот катаклизм сорвал с протопланеты значительную часть ее мантии и коры, оставив преимущественно обнаженное ядро.
Однако эта теория теория имеет существенные недостатки. Детальное компьютерное моделирование формирования Солнечной системы показало, что столкновения между телами со столь большой разницей в массе были крайне редкими событиями.
Более того, для такого удара объект-агрессор должен был бы находиться на чрезвычайно вытянутой, эксцентричной орбите, что также маловероятно. Еще одной проблемой было то, что в таких сценариях значительная часть выброшенного вещества со временем возвращалась бы на планету под действием ее гравитации, что не позволило бы достичь текущего соотношения ядра и мантии.
Что могло произойти на самом деле?
Новое исследование, возглавляемое Патриком Франко из Парижского института физики Земли, предлагает альтернативное и статистически более обоснованное объяснение. Детали исследования опубликованы в журнале Nature.
Ученые смоделировали сценарий, в котором прото-Меркурий подвергся скользящему удару от другой протопланеты примерно такой же массы. По словам исследователей, такие столкновения между объектами схожих размеров были гораздо более распространенными в хаотичной "детской" Солнечной системе, где множество планетарных зародышей боролись за стабильные орбиты.
Используя метод гидродинамики сглаженных частиц (SPH), команда смогла с высокой точностью воссоздать как общую массу Меркурия, так и его необычное соотношение металлов к силикатам, с погрешностью менее чем 5%.
Симуляция событий – смотрите видео:
Моделирование показало, что скользящий удар мог сорвать до 60% начальной мантии планеты. В отличие от предыдущей гипотезы, в этом сценарии большая часть обломков была бы выброшена в космос навсегда, что и позволило бы сохранить диспропорцию между ядром и мантией.
А что произошло с обломками?
Остается вопрос: что произошло с материалом, сорванным с Меркурия? Исследователи рассматривают несколько возможностей.
В условиях ранней Солнечной системы, наполненной многочисленными планетезималями и протопланетами, гравитационные возмущения могли легко рассеять эти обломки. Другая интересная гипотеза заключается в том, что часть этого вещества могла поглотить соседняя планета – Венера. Это могло бы частично объяснить, почему Венера несколько массивнее, чем могла бы быть. Однако эта идея требует дальнейших, более глубоких исследований.
Окончательный ответ или веские доказательства в пользу новой теории может предоставить будущая космическая миссия. Аппарат BepiColombo, совместный проект Европейского и Японского космических агентств (ESA/JAXA), должен прибыть на орбиту Меркурия в 2026 году.
Он оснащен более чем 20 научными приборами, которые проведут комплексное исследование планеты, в частности измерят размеры ее твердого и жидкого ядра, а также составят подробную карту ее магнитного и гравитационного полей. Эти данные помогут значительно продвинуться в понимании формирования и эволюции ближайшей к Солнцу планеты.