Земное небо | Был ли Меркурий когда-либо обитаемым?

Меркурий — ближайшая к Солнцу планета в нашей Солнечной системе — во время первого пролета космического корабля MESSENGER в 2008 году. Фото любезно предоставлено НАСА.

Когда дело доходит до возможности жизни где-либо еще в нашей Солнечной системе, Меркурий — одно из последних мест, о которых вы думаете. Будучи ближайшей планетой к Солнцу – без настоящей атмосферы – это поджаренные, необитаемые руины. Но это было Всегда как это? Как бы маловероятно это ни казалось, новое исследование, объявленное исследователями из Института планетарных наук (PSI), предполагает, что некоторые области недр Меркурия, возможно, когда-то были достаточно гостеприимны для пребиотической химии или, возможно, даже для простых микроскопических форм жизни.

Интригующие результаты опубликованы в новой рецензируемой статье на Научные отчеты 16 марта 2020 г.

Исследование сосредоточено на хаотичном ландшафте Меркурия (также известном как его своеобразный ландшафт): обширные, покрытые кратерами, «запутанные» ландшафты, впервые увиденные «Маринер-10» в 1974 году. ландшафты были созданы путем удаления огромного количества летучих веществ – химических элементов и соединений с низкой температурой кипения – в верхней части коры Меркурия (а не только сейсмических возмущений от эффекта бассейна Калорис, как считалось долгое время).

Изучаемая хаотическая местность контрастирует с противоположной стороной планеты – впадиной Калорис. Новый анализ основан на изображениях с высоким разрешением, впоследствии полученных космическим кораблем MESSENGER. Из бумаги:

На изображениях Меркурия, полученных с помощью Flight Mariner 10 в 1974 году, видны обширные ландшафты, заполненные кратерами, которые превратились в широкие выступы, известные как хаотическая местность (хребты и линейная местность). В течение почти полувека считалось, что эта местность образовалась в результате катастрофических землетрясений и выпадения снарядов в результате удара Антифациального бассейна Калорис. Здесь мы представляем первое геологическое исследование местности, основанное на более высоком пространственном разрешении изображений MESSENGER (MERcury Surface Space EN Environment GEochemistry and Ranging) и топографии лазерного альтиметра. Наши оценки возраста поверхности предполагают, что его эволюция продолжалась до ~1,8 млрд лет, или около 2 млрд лет после образования бассейна Калорис.

Более того, мы выделили несколько хаотических террейнов без компенсирующих бассейнов. Следовательно, необходимо новое геологическое объяснение. Наше исследование хаотической топографии бассейна Калорис показывает потерю высоты поверхности в несколько километров и крупномасштабное сохранение формы рельефа, что указывает на происхождение из-за значительного постепенного обрушения богатого летучими веществами слоя. Равнины внутренних кратеров, возможно, лавовые, имеют тот же возраст, что и хаотическая местность, что предполагает эволюцию, связанную с геотермальной турбулентностью над интрузивными магматическими телами, что лучше всего объясняет их площадь и величину видимых потерь объема, связанных с их эволюцией. Кроме того, свидетельства поверхностного локализованного коллапса могут отражать дополнительную и, возможно, более долгосрочную историю коллапса, вызванного солнечным нагревом.

Карта местности в искусственных цветах, украшенная белым контуром, желтыми прямоугольниками и текстовыми аннотациями.
Карта хаотичной местности на Меркурии (белый контур). Этот регион расположен в противоположной точке — противоположной точке земного шара — бассейну Калорис. Изображение предоставлено Институтом планетарных наук / Научные отчеты.
Серые вырезанные схемы вулкана и его окрестностей на белом фоне с текстовыми аннотациями.
Иллюстрации, изображающие формирование хаотичного рельефа на Меркурии. (а) Перспективный вид в разрезе покрытой кратерами местности Меркурия под структурным контролем в верхней части коры и ее обрушении. (B) Хаотические ландшафты местности после обширных флуктуирующих потерь от верхней коры. Изображение через Бараку через Институт планетарных наук / Научные отчеты.

Как сказал ведущий автор Алексис Родригес в заявлении для PSI:

Результаты показывают, что Меркурий имел толстую, богатую летучими веществами кору — возможно, но не обязательно богатую водой — в этом месте. Температура поверхности ртути достигает 430°C [800 degrees Fahrenheit] Днем при отсутствии атмосферы температура опускается до -180°С. [-290 F] Ночью. Следовательно, его поверхностная среда по праву не рассматривалась учеными как потенциальный ареал жизни. Тем не менее, в документе поднимается вероятность того, что некоторые из подповерхностных областей Меркурия продемонстрировали способность принимать жизнь.

Материал в хаотичной местности был частью геологических отложений глубоко под землей, где летучая корка могла быть защищена. Эти летучие вещества мог Вода или водяной лед в комплекте. Дэниел Берман, соавтор PSI, сказал:

Глубокие долины и огромные горы, которые теперь характеризуют хаотичную местность, были частью богатых летучестью геологических отложений глубиной в несколько километров, а не состоящих из древних заполненных кратерами поверхностей, нарушенных формированием сейсмического ударного бассейна Калорис, напротив. стороне планеты, как и предсказывали некоторые ученые. Ключом к открытию было открытие того, что эволюция хаотической местности продолжалась примерно до 1,8 миллиарда лет назад, через 2 миллиарда лет после образования бассейна Калорис.

Другой соавтор, Грегори Леонард из Аризонского университета, сказал:

Мы определили потери высоты поверхности на несколько километров в пределах хаотичной местности, противоположной бассейну Калорис. Этот результат свидетельствует о том, что огромные количества летучих веществ в земной коре превратились в газ и улетучились из верхней коры планеты на площадь, немного превышающую площадь Калифорнии, примерно 500 000 квадратных километров. [200,000 sq miles].

Сероватая поверхность планеты с желтым пунктирным кругом и текстовыми примечаниями на черном фоне и врезкой с грубой текстурой.
Считается, что хаотическая топография Меркурия сформировалась в результате удара, создавшего бассейн Калорис, но новое исследование предполагает, что он мог образоваться в результате удаления летучих веществ из земной коры. Изображение через NASA/SlidePlayer.
Бурный темно-серый и ямный бездорожье.
Более пристальный взгляд на хаотичную местность на Меркурии. Изображение предоставлено НАСА/Лабораторией прикладной физики Университета Джона Хопкинса/Институтом Карнеги в Вашингтоне.

Как также отметил Родригес, хаотическая местность на Меркурии кажется глобальной, и ее можно найти и в других местах, на экзопланетах, подобных Меркурию:

Наше исследование также показывает, что в других регионах планеты также имеется много обширных хаотических ландшафтов, которые имеют широтное распределение от экваториального до субполярного. Таким образом, ртутная кора, богатая летучими веществами, кажется больше, чем региональная и, возможно, глобальная кора по протяженности, и, вероятно, состоит из летучих соединений различного состава. Очевидное разнообразие состава предполагает, что верхняя кора планеты может эффективно состоять из большого количества композиционных и тепловых условий, некоторые из которых, возможно, пригодны для жизни, обнаруженных в экзопланетах, подобных Меркурию.

Но как летучая кора была освобождена из недр Земли? По словам ученого PSI Кевина Вебстера, это, скорее всего, было вызвано вулканами:

Обширные поля лавы образовались вскоре после образования хаотичной местности, поэтому вулканическое тепло могло дестабилизировать и высвободить огромное количество летучих веществ земной коры.

О том, как Mercury вообще получил летучие вещества, ученый PSI и соавтор Джефф Каргилл добавил:

Мы также отмечаем признаки разрыва поверхности, что, вероятно, является результатом солнечного нагрева. Если это так, у нас есть возможность вывести диапазон летучих свойств и комбинаций Меркурия. Возможно, что богатая летучая кора Меркурия образовалась в результате ударов с холодной границы внешней Солнечной системы или главного пояса астероидов. Вместо этого изнутри были выпущены летучие газы.

Серый шар, покрытый кратерами, на черном фоне с длинными узкими белыми полосами, расходящимися от кратера.
Трещиноватая поверхность Меркурия, вид с космического корабля MESSENGER. На этом снимке из кратера Хокусай исходят яркие лучи. Изображение предоставлено НАСА/Лабораторией прикладной физики Университета Джона Хопкинса/Институтом Карнеги в Вашингтоне.

Исследователи также отмечают, что летучие вещества могли недавно выходить из недр Меркурия и могут сохраняться по сей день. Как заметил Родригес:

Доказательства недавних и, возможно, продолжающихся летучих потерь приповерхностного геологического материала на Меркурии были задокументированы путем исследования небольших впадин, известных как полости, которые чем-то напоминают талые ямы в земной вечной мерзлоте. Однако нерешенной проблемой остается несоответствие возраста этих полостей и их флуктуационно несущих геологических образований, которым, как полагают, миллиарды лет. Наши результаты показывают, что некоторые из полостей могут представлять собой места, где лава или сублимационные разрывы, покрывающие эти древние геологические материалы, подверглись обрушению. Это захватывающе, потому что его распределение может выделить регионы, где мы можем наиболее эффективно получить доступ к богатой летучей материи, которая после миллиардов лет нахождения в недрах Земли наконец была обнаружена на поверхности.

Если ранние летучие вещества Меркурия включали воду или лед — что-то до сих пор неизвестное — у планеты могли быть обитаемые ниши под ее поверхностью. По данным Каргилл:

Хотя не все летучие вещества пригодны для жизни, водяной лед может обитать при подходящей температуре. Некоторые другие летучие вещества Меркурия могли усилить характеристики предыдущей водной ниши. Даже если пригодные для жизни условия существовали только в течение короткого периода времени, остатки добиотической химии или примитивной жизни все еще могли присутствовать в хаотичной местности.

Улыбающийся мужчина с ожерельем на светлом фоне.
Алексис Родригес из PSI, ведущий автор нового исследования. Изображение предоставлено Институтом планетарных наук.

Мы также знаем, что водяной лед все еще присутствует на Меркурии сегодня, в его глубоких полярных кратерах, которые почти всегда находятся в постоянной тени и, следовательно, из-за отсутствия атмосферы для распределения тепла намного холоднее, чем в освещенных солнцем областях. Как сказал ученый PSI Марк Сайкс:

Если эти выводы подтвердятся, эти и другие подобные области коллапса на Меркурии могут стать важными объектами для будущих посадочных площадок для изучения происхождения богатой летучестью коры планеты и, возможно, даже ее астробиологического потенциала.

Идея о том, что Меркурий мог поддерживать жизнь или, по крайней мере, доживую химию, поначалу кажется странной, но — возможно — этот маленький палящий безвоздушный мир не всегда был таким негостеприимным, как сейчас, по крайней мере, под землей.

Итог: согласно новому исследованию Института планетарных наук, в недрах Земли раньше могли существовать пригодные для жизни условия.

Источник: Хаотическая топография Меркурия раскрывает историю удержания и потери флуктуирующих планет в глубинах Солнечной системы.

Через Институт планетологии

Leave a Comment