Czy naukowcy nie mają racji co do planety Merkury? Jej wielkie żelazne serce może być spowodowane magnetyzmem!

Nowe badania przeprowadzone przez University of Maryland pokazują, że bliskość pola magnetycznego Słońca determinuje wewnętrzną strukturę planety.

Nowe badanie przeczy panującej hipotezie, dlaczego Merkury ma duże jądro w stosunku do swojej atmosfery (warstwy między jądrem planety a skorupą). Przez dziesięciolecia naukowcy twierdzili, że zderzenia z innymi ciałami podczas formowania się naszego Układu Słonecznego zdmuchnęły większość skalistego płaszcza Merkurego i pozostawiły wewnątrz duże, gęste jądro mineralne. Jednak nowe badania pokazują, że kolizje nie są winne – winny jest magnetyzm Słońca.

William McDonough, profesor geologii na Uniwersytecie Maryland i Takashi Yoshizaki z Uniwersytetu Tohoku opracowali model, który pokazuje, że na gęstość, masę i zawartość żelaza w jądrze skalistej planety wpływa odległość od pola magnetycznego Słońca. Artykuł opisujący model został opublikowany 2 lipca 2021 r. w czasopiśmie Postępy w naukach o Ziemi i planetarnych.

„Cztery wewnętrzne planety naszego Układu Słonecznego – Merkury, Wenus, Ziemia i Mars – są zbudowane z różnych proporcji metalu i skały” – powiedział McDonough. „Istnieje gradient, w którym zawartość minerałów w jądrze zmniejsza się, gdy planety oddalają się od Słońca. Nasz artykuł wyjaśnia, jak to się stało, pokazując, że dystrybucja surowców we wczesnym Układzie Słonecznym była kontrolowana przez pole magnetyczne Słońca. ”

McDonough wcześniej opracował model formowania się Ziemi, który planetolodzy powszechnie wykorzystują do określania składu egzoplanet. (Jego przełomowy artykuł na temat tej pracy był cytowany ponad 8000 razy).

Nowy model McDonougha pokazuje, że we wczesnym okresie formowania się naszego Układu Słonecznego, kiedy młode Słońce było otoczone wirującą chmurą pyłu i gazu, ziarna żelaza były przyciągane do środka przez pole magnetyczne Słońca. Kiedy planety zaczęły formować się z grudek tego pyłu i gazu, planety bliższe Słońcu wtapiały w swoje jądra więcej żelaza niż te dalej.

Naukowcy odkryli, że gęstość i zawartość żelaza w jądrze skalistej planety koreluje z siłą pola magnetycznego wokół Słońca podczas formowania się planety. Ich nowe badanie sugeruje, że w przyszłych próbach opisania formowania się planet skalistych, w tym poza naszym Układem Słonecznym, należy wziąć pod uwagę magnetyzm.

Skład jądra planety jest ważny dla jego zdolności do podtrzymywania życia. Na Ziemi, na przykład, rdzeń ze stopionego żelaza tworzy magnetosferę, która chroni planetę przed rakotwórczymi promieniami kosmicznymi. Miąższ zawiera również większość fosforu występującego na planecie, ważnego składnika odżywczego dla utrzymania życia opartego na węglu.

Korzystając z obecnych modeli formowania się planet, McDonough określił prędkość, z jaką gaz i pył są wciągane do centrum naszego Układu Słonecznego podczas formowania się. Wziął pod uwagę pole magnetyczne, które wytworzyłoby Słońce, gdy eksplodowało, i obliczył, w jaki sposób to pole magnetyczne przeciąga żelazo przez chmurę pyłu i gazu.

Gdy wczesny układ słoneczny zaczął się ochładzać, pył i gaz, które nie były przyciągane przez słońce, zaczęły się zlepiać. Masy bliżej Słońca mogą być wystawione na silniejsze pole magnetyczne i dlatego będą zawierać więcej żelaza niż te znajdujące się dalej od Słońca. Gdy kępy łączą się i ochładzają, tworząc obracające się planety, siły grawitacyjne wciągają żelazo do ich jądra.

Kiedy McDonough włączył ten model do swoich obliczeń formowania się planet, ujawnił gradient zawartości i gęstości minerałów, który odpowiada temu, co naukowcy wiedzą o planetach w naszym Układzie Słonecznym. Merkury ma metaliczny rdzeń, który stanowi około trzech czwartych jego masy. Jądra Ziemi i Wenus stanowią tylko jedną trzecią ich masy, a Mars, najdalej od planet skalistych, ma małe jądro, które nie przekracza jednej czwartej jego masy.

To nowe zrozumienie roli, jaką magnetyzm odgrywa w formowaniu się planet, stanowi przeszkodę w badaniu egzoplanet, ponieważ obecnie nie ma możliwości określenia właściwości magnetycznych gwiazdy na podstawie obserwacji ziemskich. Naukowcy wnioskują o składzie egzoplanety na podstawie widma światła emitowanego przez jej słońce. Różne pierwiastki w gwieździe emitują promieniowanie o różnych długościach fal, więc pomiar tych długości fal ujawnia, z czego zbudowana jest gwiazda i przypuszczalnie otaczające ją planety.

„Nie możesz już po prostu powiedzieć:„ Och, skład gwiazdy wygląda tak „, więc planety wokół niej powinny wyglądać tak” – powiedział McDonough. „Teraz musisz powiedzieć:„ Każda planeta może mieć mniej lub więcej żelazo oparte na właściwościach magnetycznych gwiazdy we wczesnym okresie wzrostu Układu Słonecznego.

Kolejnym krokiem w tej pracy jest znalezienie przez naukowców innego układu planetarnego, takiego jak nasz – takiego ze skalistymi planetami rozrzuconymi w dużych odległościach od centralnego Słońca. Jeśli gęstość planet zmniejszy się, gdy oddalają się od Słońca, tak jak ma to miejsce w naszym Układzie Słonecznym, naukowcy mogliby potwierdzić tę nową teorię i stwierdzić, że pole magnetyczne wpłynęło na formowanie się planet.

Odniesienie: „Ziemskie kompozycje planetarne kontrolowane przez pole magnetyczne dysku akrecyjnego” William F. McDonough i Takashi Yoshizaki, 2 lipca 2021 r. Dostępne tutaj Postępy w naukach o Ziemi i planetarnych.
DOI: 10.1186 / s40645-021-00429-4