Mokslininkai pateikė naują Merkurijaus susiformavimo teoriją: štai kodėl jis turi tokį didžiulį geležies branduolį

Dėl milžiniško, tačiau greito susidūrimo su Žemės dydžio planeta Merkurijus galėjo netekti didžiosios savo mantijos dalies. Anot mokslininkų, tai galėtų paaiškinti faktą, kodėl Merkurijus turi didžiulį iš geležies sudarytą branduolį.

Iš tiesų mokslininkai mano, kad Merkurijaus branduolys sudaro 60 procentų planetos masės. Palyginimui, Žemės, Veneros, Marso bei kitų Saulės sistemos planetų branduoliai sudaro tik apie 30 procentų jų masės.

Prieš NASA erdvėlaivio „Messenger“ patekimą į Merkurijaus orbitą 2011 metų kovo mėnesį, dauguma mokslininkų manė, kad planetos mantiją pasiglemžė didžiulis susidūrimas su dangaus kūnu – tačiau jeigu taip būtų, Merkurijaus plutoje nebūtų likę lengvųjų elementų.

„Messenger“ projekto komandos narys mokslininkas Patrickas Peplowskis iš Johnso Hopkinso universiteto Taikomosios fizikos laboratorijos pasakoja, kad kai erdvėlaivis atkeliavo į Merkurijų, buvo atrasti dideli nežymiai kintančių elementų – tokių kaip kalio ir sieros – kiekiai.

Vėliau, anot mokslininko, buvo pastebėtos didelės natrio ir chloro koncentracijos, kurių taip pat neturėjo likti po didžiulio susidūrimo. Tai užminė mįslę – kaip galėjo susiformuoti planeta, turinti didžiulį geležies branduolį ir daug nežymiai kintančių elementų? Daugumai mokslininkų tai sukėlė tikrą galvos skausmą.

Tačiau tai gali paaiškinti didžiulis susidūrimas (ar keli susidūrimai), kuris galėjo įvykti prieš 4,5 milijardo metų, vos tik planetai susiformavus – o taip pat susidūrimo pobūdis.

Naujo tyrimo metu Arizonos valstijos universiteto (JAV) mokslininkai Erikas Asphaugas ir Andreas Reuferis, kurie taip pat dirba ir Berno universitete (Šveicarija) išbandė kompiuterio simuliacijas, kurioje dauguma susidūrimų ankstyvojoje Saulės sistemos stadijoje buvo greiti. Simuliacijos idėja buvo ta, kad Mėnulio ar didesnio dydžio dangaus objektai dažnai susidurdavo vienas su kitu, kartais išmušdami kitą dangaus kūną iš jo orbitos – o atsitrenkęs dangaus kūnas prisijungdavo prie savęs nuo kito dangaus kūno nuskilusią dalį.

Po tokio susidūrimo galėjo atsirasti Merkurijus, taip pat Marsas bei dar bent keletas didesnių asteroidų – tokių kaip Vesta ir Psichė. Šis tyrimas buvo publikuojamas moksliniame žurnale „Nature Geoscience“.

Greito susidūrimo modelis reiškia, kad kartais įsirėžęs dangaus kūnas turėdavo daugiau kintančių elementų ir išmušęs iš orbitos pakeisdavo kitą dangaus kūną, kol šis kūnas neišmušdavo iš tos pačios orbitos jo paties. Po papildomų susidūrimų toks dangaus kūnas netekdavo daugiau jo mantijoje esančių medžiagų.

A.Reuferis sako, kad jeigu pažvelgtume į dviejų dangaus kūnų susidūrimus, pokyčiai atskriejusiame dangaus kūne būna didesni. Dėl to, anot mokslininko, tokį modelį buvo mėginama pritaikyti Merkurijui – kas būtų, jeigu Merkurijus būtų dangaus kūnas, kuris atsitrenktų į kitą dangaus kūną.

Atlikus kompiuterines simuliacijas, A.Reuferis ir E.Asphaugas sužinojo, kad norint, jog susiformuotų tokia planeta kaip Merkurijus, į jį atsitrenkusio objekto masė turėtų būti 4,5 karto didesnė už paties Merkurijaus masę, o nukentėjusi pradinėje formavimosi stadijoje esančios planetos masė būtų lygi 0,85 dabartinės Žemės masės – ir atsiplėšimo greitis būtų tris kartus didesnis, susiduriant 34 laipsnių kampu (Merkurijaus masė šiuo metu prilygsta 0,055 Žemės masės).

Tačiau svarbiausia tai, kad net ir skriedami skirtingais keliais, taikinys ir atsitrenkusioji planeta sugebėtų „prisiauginti“ naujos masės. Mokslininkai išsiaiškino, kad didžioji dalis medžiagų, kurių didžiąją dalį sudarytų mantijoje randami lengvieji elementai, sugrįžtų atgal pas dangaus kūną-taikinį. Tuo tarpu atsitrenkusioji planeta įgautų daugiau metalų, tačiau vis tiek turėtų pakankamai daug kintančių elementų.

A.Reuferis pažymi, kad vis dar liko daugybė klausimų, į kuriuos kompiuterinė simuliacija neatsakė. Pavyzdžiui, iš kur atkeliavo atsitrenkęs dangaus kūnas? Mokslininkų simuliacija demonstravo išskiriamą pakankamai didelį karštį – tačiau nežinoma, kokį poveikį tai turėtų Merkurijaus sudėčiai. Anot mokslininko, visi šie klausimai lieka ateities tyrimams.

Parengta pagal Space.com