Планеты из плотного металла, такие как Меркурий, скорее всего, редкость во Вселенной.


Меркурий, ближайшая к нашему Солнцу планета, представляет собой нечто вроде экстремального упражнения. Дни длятся дольше, чем годы, и в любое время его обращенная к солнцу сторона очень горячая, а темная сторона очень холодная. Это также одна из наименее изученных планет в нашей Солнечной системе. Хотя это земная (то есть каменистая) планета, такая как Земля, Венера и Марс, она имеет гораздо более высокое соотношение железа и камня, чем другие.

На протяжении десятилетий наиболее широко распространенной теорией для этого было то, что Меркурий в прошлом испытал сильное столкновение, в результате чего планета сбросила большую часть своей каменистой мантии. Однако, согласно новому исследованию группы ученых из Центра астрофизики и теоретической космологии (CTAC) Цюрихского университета, загадочная природа Меркурия на самом деле может быть результатом множественных столкновений с гигантскими объектами.

В своем исследовании под названием «Формирование Меркурия в результате гигантских ударов» руководитель группы Элис Чжао и ее коллеги (все члены Института вычислительной науки при CTAC) рассмотрели различные причины, по которым Меркурий имеет такую ​​плотность и соотношение железа и породы. что он делает. В конце концов, они рассмотрели все возможные сценарии, чтобы определить, какой из них наиболее вероятен.

Чтобы разбить его, Меркурий оставался загадкой для астрономов из-за гораздо большего количества металла, чем его соседи. Планета Меркурий очень похожа на Землю, Венеру и Марс, а это означает, что она состоит из силикатных минералов и минералов, которые дифференцируются на железное ядро, силикатную мантию и кору. Но в отличие от других каменистых планет Солнечной системы, железо составляет непропорционально большое количество планеты.

Планеты из плотного металла, такие как Меркурий, скорее всего, редкость во Вселенной.

Внутреннее строение Меркурия: 1. Кора: толщина 100-300 км 2. Мантия: толщина 600 км 3. Ядро: радиус 1800 км. Предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения.

Мало того, что ядро ​​Меркурия содержит больше железа, чем любая другая крупная планета Солнечной системы, но, исходя из его плотности и размера, геологи подсчитали, что ядро ​​Меркурия занимает около 42 процентов его объема по сравнению с 17 процентами Земли. Причина этого до сих пор неизвестна, но за прошедшие годы было выдвинуто несколько теорий. Как сказал Чжао Universe Today по электронной почте, эти теории можно разделить на две категории:

Либо Меркурий с самого начала приобрел свое большое железное ядро ​​в солнечной туманности/диске. Некоторые механизмы вблизи Солнца могут быть более эффективными при разделении минералов и горных пород (из-за их разных температур конденсации, проводящих свойств или баланса сопротивления и гравитации), что может привести к дрейфу большего количества минералов внутрь, а камней наружу. Затем ртуть образуется в месте, более богатом минералами, чем остальная часть диска. ii) или что она сформировала ядро, сходное по соотношению масс с другими планетами земной группы, но потеряла часть своей мантии на более поздних стадиях своего формирования, например, в результате гигантского удара или испарения (и мантия была бы снесена солнечным светом). ветер). “

Вторая версия, согласно которой Меркурий потерял большую часть своей мантии из-за испарения или колоссального удара, до сих пор наиболее широко принята в научном сообществе. Исходя из этого, Чжао и ее коллеги изучили стандартные параметры столкновения (скорость удара, отношение масс и прицельный параметр) и рассмотрели возможный состав коллайдера, а также то, какую роль будет тогда играть охлаждение Меркурия.

Планеты из плотного металла, такие как Меркурий, скорее всего, редкость во Вселенной.

Художественный вид космического корабля MESSENGER на орбите планеты Меркурий. кредит: НАСА

Цель состояла в том, чтобы определить, произошло ли образование Меркурия в результате одного, гигантского или множества меньших столкновений. Хотя обе возможности редки и потребуют уникального стечения обстоятельств, Чжао и ее коллеги решили, что любой из сценариев столкновения может объяснить странную природу Меркурия. Как я объяснил, их выводы сводились к пяти пунктам:

  1. Одиночный гигантский удар или эффект удара и бегства требует очень точно настроенного параметра удара и скорости, чтобы воспроизвести массу Меркурия и разрушить массу железа. Существует несколько большее пространство параметров, чем возможности в сценарии запуска и запуска.
  2. Состав коллайдера влияет на конечную произведенную массу и распределение железа после удара.
  3. Состояние цели перед столкновением влияет на конечную сгенерированную массу.
  4. Сценарий множественных столкновений не требует точной настройки геометрических параметров, но ограничен временем и богатым летучим составом поверхности Меркурия.
  5. Образование Меркурия в результате гигантских ударов возможно, но затруднительно.

Короче говоря, они считают, что оба сценария могут объяснить высокое соотношение железа и породы на Меркурии, но шансы на то, что они произойдут, невелики. Это подтверждается, по словам Чжао, тем фактом, что было найдено несколько экзопланет, аналогичных Меркурию. В связи с этим все, что заставило Меркурий превратиться в то, что он есть, может быть относительно редким событием в связи с эволюцией звездных систем.

Планеты из плотного металла, такие как Меркурий, скорее всего, редкость во Вселенной.

Впечатление художника от эффекта, вызвавшего образование луны. Авторы и права: НАСА/GSFC

«Наше исследование — не первое, предлагающее гигантские столкновения для объяснения большого железного ядра Меркурия, но оно подтверждает, что нам нужны довольно конкретные условия для гигантских столкновений», — сказал Чжао. «Формирование Меркурия кажется трудным. Другими словами, это обнадеживает, потому что мы не наблюдаем много экзопланет, похожих по составу на Меркурий. Кроме того, даже если это редкое событие, нужен только один эффект».

В этом смысле, добавил Чжао, гигантские столкновения можно считать удачными событиями и напоминанием о том, насколько хаотичными могут быть планетарные системы. Потому что не только эти типы столкновений оказывают глубокое влияние на свойства планеты (например, система Земля-Луна считается результатом гигантского удара), но и, судя по обзорам экзопланет, такие случаи кажутся будь именно таким. редкий.

Возможно, наша Солнечная система уникальна во многих отношениях, включая возникновение жизни и наличие гигантских столкновений, коренным образом изменивших многие ее планеты. С другой стороны, мы уже начинаем царапать поверхность с точки зрения открытий экзопланет, и к настоящему времени мы можем найти гораздо больше планет, подобных Меркурию.


Недавно открытая планета горячая, металлическая и плотная, как Меркурий (обновление)


Дополнительная информация:
Образование Меркурия в результате гигантских ударов: arxiv.org/abs/1808.02448

цитата: Металлические плотные планеты, такие как Меркурий, вероятно, редки во Вселенной (2018, 6 сентября), получено 6 июня 2022 г. с https://phys.org/news/2018-09-dense-metal-planets-mercury-rare.html

Этот документ защищен авторским правом. Несмотря на добросовестное использование в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Leave a Comment