Более пристальный взгляд на вращение и гравитацию Меркурия раскрывает внутреннее твердое ядро ​​​​планеты — исследование Солнечной системы НАСА

Как исследовать недра планеты, не прикасаясь к ней? Начните с наблюдения за тем, как вращается планета, затем очень внимательно измерьте, как вращается ваш космический корабль. Это именно то, что сделали планетологи НАСА, используя данные предыдущей миссии агентства на Меркурий.

Давно известно, что Меркурий и Земля имеют металлическое ядро. Как и Земля, внешнее ядро ​​Меркурия состоит из жидкого металла, но были только намеки на то, что самое внутреннее ядро ​​Меркурия твердое. Теперь в новом исследовании ученые из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, нашли доказательства того, что внутреннее ядро ​​Меркурия действительно твердое и имеет примерно такой же размер, как внутреннее ядро ​​Земли.

Некоторые ученые сравнивают Меркурий с оболочкой, потому что его металлическое ядро ​​занимает примерно 85 процентов объема планеты. Это большое ядро ​​— массивное по сравнению с другими скалистыми планетами в нашей Солнечной системе — долгое время было одной из самых интригующих загадок Меркурия. Ученые также задавались вопросом, есть ли у Меркурия твердое внутреннее ядро.

Результаты твердого внутреннего ядра Меркурия, описанные в письмах о геофизических исследованиях, безусловно, способствуют лучшему пониманию Меркурия, но имеют более серьезные последствия. То, насколько похожи и различны ядра планет, может дать нам представление о том, как формировалась Солнечная система и как каменистые планеты меняются с течением времени.

Недра Меркурия охлаждались быстрее, чем наша планета. Меркурий может помочь нам предсказать, как изменится магнитное поле Земли по мере охлаждения ядра.

– Антонио Дженова

«Внутренняя часть Меркурия все еще активна из-за расплавленного ядра, которое питает слабое магнитное поле планеты по сравнению с Землей», — сказал Антонио Дженова, доцент Университета Сапиенца в Риме, который руководил исследованиями в NASA Goddard. “У Меркурия внутренний холод быстрее, чем у нашей планеты. Меркурий может помочь нам предсказать, как изменится магнитное поле Земли по мере охлаждения ядра”.

Чтобы узнать, из чего состоит ядро ​​Меркурия, Генове и его коллегам пришлось, образно говоря, подобраться поближе. Команда использовала несколько наблюдений миссии MESSENGER (поверхность Меркурия, космическая среда, геохимия и диапазон) для изучения внутренней части Меркурия. Самое главное, исследователи изучили вращение планеты и гравитацию.

Космический аппарат MESSENGER вышел на орбиту Меркурия в марте 2011 года и провел четыре года, наблюдая за ближайшей к нашему Солнцу планетой, пока не был намеренно сброшен на поверхность планеты в апреле 2015 года.

Радионаблюдения с MESSENGER использовались для определения гравитационных аномалий (областей локального увеличения или уменьшения массы) и местоположения ее полюса вращения, что позволило ученым понять ориентацию планеты.

Каждая планета вращается вокруг оси, также известной как полюс. Меркурий вращается намного медленнее Земли, его сутки длятся около 58 земных суток. Ученые часто используют небольшие различия в том, как вращается объект, чтобы выявить подсказки о его внутренней структуре.

В 2007 году радиолокационные наблюдения, проведенные с Земли, выявили небольшие сдвиги во вращении Меркурия, называемые либрациями, которые установили, что часть ядра Меркурия должна быть жидким расплавленным металлом. Но одних наблюдений за скоростью вращения было недостаточно, чтобы дать четкое представление о том, что представляет собой внутреннее ядро. Ученые задались вопросом, может ли под ним скрываться твердое ядро?

Гравитация может помочь ответить на этот вопрос. «Гравитация — это мощный инструмент для изучения глубин планеты, потому что она зависит от структуры плотности планеты», — сказал Сандер Гуссенс, исследователь Годдарда, который работал с Дженовой над этим исследованием.

По мере того, как «Мессенджер» вращался вокруг Меркурия во время своей миссии, подбираясь все ближе и ближе к поверхности, ученые зафиксировали, как космический корабль ускорялся под действием гравитации планеты. Структура плотности планеты может вызывать небольшие изменения орбиты космического корабля. В более поздних частях миссии Messenger пролетел около 120 миль над поверхностью и менее 65 миль за последний год. Недавние низкоорбитальные орбиты предоставили лучшие на сегодняшний день данные и позволили Генове и его команде провести самые точные измерения внутренней структуры Меркурия.

Генова и его команда поместили данные MESSENGER в сложную компьютерную программу, которая позволила им настроить параметры и выяснить, какой должна быть внутренняя конфигурация Меркурия, чтобы соответствовать тому, как он движется по орбите, и тому, как космический корабль ускоряется вокруг него. Результаты показали, что для наилучшего совпадения Меркурий должен иметь большое твердое внутреннее ядро. По их оценкам, твердое твердое ядро ​​имеет ширину около 1260 миль (около 2000 километров) и составляет около половины всего ядра Меркурия (около 2440 миль или примерно 4000 километров в ширину). Напротив, твердое ядро ​​Земли имеет диаметр около 1500 миль (2400 км) и вмещает чуть более трети всего ядра планеты.

«Нам пришлось собрать информацию из многих областей: геодезии, геохимии, орбитальной механики и гравитации, чтобы выяснить, какой должна была быть внутренняя структура Меркурия», — сказал планетолог Годдарда Эрван Мазарико, который также помог Дженове раскрыть твердое ядро ​​Меркурия.

Тот факт, что ученым необходимо приблизиться к Меркурию, чтобы узнать больше о его внутренней части, подчеркивает возможность отправки космических кораблей в другие миры. Такие точные измерения вращения и гравитации Меркурия не могли быть сделаны с Земли.

Кроме того, в этом результате использовались данные, собранные MESSENGER за несколько лет, информация, доступная для использования всеми учеными. Новые открытия о Меркурии практически гарантированно ждут в архивах MESSENGER, поскольку каждое открытие о нашем локальном планетарном океане дает нам лучшее понимание того, что находится за его пределами.

«Каждый новый бит информации о нашей Солнечной системе помогает нам понять большую вселенную», — сказал Генова.

В исследовательскую группу Генуи также входили планетологи Годдарда Фрэнк Лемуан, Грегори Ньюман, Виджия Куанг и Теренс Сабака. Среди других членов команды Стивен Хок (Case Western University), Дэвид Смит (MIT), Шон Соломон (Колумбийский университет) и Мария Зубер (MIT).


Дополнительные ресурсы

Leave a Comment