Μια νέα μελέτη αμφισβητεί την επικρατούσα υπόθεση σχετικά με το γιατί ο Ερμής έχει τόσο μεγάλο πυρήνα σε σχέση με το μανδύα του (το στρώμα μεταξύ του πυρήνα του πλανήτη και του φλοιού). Για δεκαετίες, οι επιστήμονες υποστήριξαν ότι οι συγκρούσεις με άλλα σώματα κατά τον σχηματισμό του ηλιακού μας συστήματος εξοστράκισαν μεγάλο μέρος του βραχώδους μανδύα του Ερμή και άφησαν τον μεγάλο, πυκνό, μεταλλικό πυρήνα άθικτο στο εσωτερικό του πλανήτη. Αλλά νέα έρευνα αποκαλύπτει ότι τελικά οι συγκρούσεις δεν φταίνε - ο μαγνητισμός του Ήλιου είναι ο κύριος υπεύθυνος.
Απόδοση στα Ελληνικά: Δημήτρης Γκίκας
Αρχικό άρθρο από το Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ
Ο William McDonough, καθηγητής γεωλογίας στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, και ο Takashi Yoshizaki από το Πανεπιστήμιο Tohoku ανέπτυξαν ένα μοντέλο που δείχνει ότι η πυκνότητα, η μάζα και η περιεκτικότητα σε σίδηρο του πυρήνα ενός βραχώδους πλανήτη επηρεάζονται από την απόστασή του από το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου. Το Paper που περιγράφει το μοντέλο δημοσιεύθηκε στις 2 Ιουλίου 2021, στο περιοδικό Progress in Earth and Planetary Science.
"Οι τέσσερις εσωτερικοί πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος - ο Ερμής, η Αφροδίτη, η Γη και ο Άρης - αποτελούνται από διαφορετικές αναλογίες μετάλλου και βράχου", δήλωσε ο McDonough. " "Υπάρχει μια διαβάθμιση στην οποία το μεταλλικό περιεχόμενο στον πυρήνα μειώνεται καθώς οι πλανήτες απομακρύνονται από τον Ήλιο. Το paper μας εξηγεί πώς συνέβη αυτό δείχνοντας ότι η διανομή των πρώτων υλών στο πρώιμο ηλιακό σύστημα βρισκόταν υπό τον πλήρη έλεγχο από το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου."
Ο McDonough ανέπτυξε προηγουμένως ένα μοντέλο για τη σύνθεση της Γης το οποίο χρησιμοποιείται συνήθως από πλανητικούς επιστήμονες για τον προσδιορισμό της σύνθεσης των εξωπλανητών. (Το seminal paper του για αυτό το έργο έχει σχετικές μνείες περισσότερες από 8.000 φορές.)
Το νέο μοντέλο του McDonough δείχνει ότι κατά τον πρώιμο σχηματισμό του ηλιακού μας συστήματος, όταν ο νεαρός Ήλιος περιβαλλόταν από ένα στροβιλιζόμενο νέφος σκόνης και αερίου, κόκκοι σιδήρου τραβήχτηκαν προς το κέντρο από το μαγνητικό του πεδίο. Όταν οι πλανήτες άρχισαν να σχηματίζονται από συσσωματώματα αυτής της σκόνης και του αερίου, οι πλανήτες που βρίσκονταν πιο κοντά στον Ήλιο ενσωμάτωσαν περισσότερο σίδηρο στους πυρήνες τους από αυτούς που ήταν πιο μακριά.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η πυκνότητα και το ποσοστό του σιδήρου στον πυρήνα ενός βραχώδους πλανήτη συσχετίζεται με τη δύναμη του μαγνητικού πεδίου γύρω από τον Ήλιο κατά τη διάρκεια του πλανητικού σχηματισμού. Η νέα μελέτη τους δείχνει ότι ο μαγνητισμός πρέπει να ληφθεί υπόψη σε μελλοντικές προσπάθειες περιγραφής της σύνθεσης στους βραχώδεις πλανήτες, συμπεριλαμβανομένων και εκείνων που βρίσκονται εκτός του ηλιακού μας συστήματος.
Η σύνθεση του πυρήνα ενός πλανήτη είναι σημαντική για τη δυνατότητά του να υποστηρίζει ζωή (όπως την ξέρουμε). Στη Γη, για παράδειγμα, ένας λιωμένος πυρήνας σιδήρου δημιουργεί μια μαγνητόσφαιρα η οποία προστατεύει τον πλανήτη από τις κοσμικές ακτίνες που προκαλούν καρκίνο. Ο πυρήνας περιέχει επίσης την πλειονότητα σε φωσφόρο του πλανήτη, ο οποίος είναι ένα σημαντικό θρεπτικό συστατικό για τη διατήρηση της ζωής με βάση τον άνθρακα.
Χρησιμοποιώντας τα υπάρχοντα μοντέλα πλανητικού σχηματισμού, ο McDonough καθόρισε την ταχύτητα με την οποία το αέριο και η σκόνη τραβήχτηκαν στο κέντρο του ηλιακού μας συστήματος κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του. Συνυπολόγισε το μαγνητικό πεδίο που θα είχε δημιουργηθεί από τον ήλιο καθώς κατά τη τελική φάση της δημιουργίας του σημειώθηκε ισχυρή έκλαμψη, και υπολόγισε πώς αυτό το μαγνητικό πεδίο θα τραβήξε σίδηρο μέσω του νέφους σκόνης και αερίου.
Καθώς το πρώιμο ηλιακό σύστημα άρχισε να ψύχεται, σκόνη και αέριο που δεν τραβήχτηκαν προς τον Ήλιο άρχισαν να συσσωρεύονται. Οι συστάδες πιο κοντά στον Ήλιο θα είχαν εκτεθεί σε ένα ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο και έτσι θα περιείχαν περισσότερο σίδηρο από εκείνους που βρίσκονται πιο μακριά του. Καθώς οι μάζες συνενώθηκαν και ψύχθηκαν σε περιστρεφόμενους πλανήτες, οι βαρυτικές δυνάμεις προσέλκυσαν σίδηρο στον πυρήνα τους.
Όταν ο McDonough ενσωμάτωσε αυτό το μοντέλο σε υπολογισμούς πλανητικού σχηματισμού, αποκάλυψε μια διαβάθμιση στο περιεχόμενο και την πυκνότητα των μετάλλων που αντιστοιχεί τέλεια με αυτά που γνωρίζουν οι επιστήμονες για τους πλανήτες στο ηλιακό μας σύστημα. Ο πλανήτης Ερμής έχει έναν μεταλλικό πυρήνα που αποτελεί περίπου τα τρία τέταρτα της μάζας του. Οι πυρήνες της Γης και της Αφροδίτης είναι μόνο περίπου το ένα τρίτο της μάζας τους, και ο Άρης, ο πιο απομακρυσμένος από τους βραχώδεις πλανήτες, έχει έναν μικρό πυρήνα που είναι περίπου το ένα τέταρτο της μάζας του.
Αυτή η νέα κατανόηση του ρόλου που διαδραματίζει ο μαγνητισμός στον πλανητικό σχηματισμό δημιουργεί μια ιδιοτροπία στη μελέτη των εξωπλανητών, διότι προς το παρόν δεν υπάρχει μέθοδος προσδιορισμού των μαγνητικών ιδιοτήτων ενός άστρου από επίγειες παρατηρήσεις. Οι επιστήμονες συμπεραίνουν τη σύνθεση ενός εξωπλανήτη με βάση το φάσμα του φωτός που εκπέμπεται από τον μητρικό του άστρο. Διαφορετικά στοιχεία σε ένα αστέρι εκπέμπουν ακτινοβολία σε διαφορετικά μήκη κύματος, οπότε η μέτρηση αυτών των μηκών κύματος αποκαλύπτει από τι αποτελείται το αστέρι, και πιθανώς οι πλανήτες γύρω από αυτό.
"Δεν μπορείτε πλέον να πείτε, Ω !, η σύνθεση ενός αστεριού μοιάζει με αυτό, οπότε οι πλανήτες γύρω του πρέπει να μοιάζουν έτσι ", δήλωσε ο McDonough. "Τώρα θα πρέπει να πείτε," Κάθε πλανήτης θα μπορούσε να έχει περισσότερο ή λιγότερο σίδηρο με βάση τις μαγνητικές ιδιότητες του άστρου στην πρώιμη ανάπτυξη του ηλιακού του συστήματος. "
Τα επόμενα βήματα σε αυτό το έργο θα είναι οι επιστήμονες να βρουν ένα άλλο πλανητικό σύστημα όπως το δικό μας - ένα με βραχώδεις πλανήτες οι οποίοι να εκτείνονται σε μεγάλες αποστάσεις από τον Ήλιο του. Εάν η πυκνότητα των πλανητών μειώνεται καθώς μεγαλώνει η απόστασή τους από το μητρικό τους άστρο, όπως συμβαίνει στο ηλιακό μας σύστημα, οι ερευνητές θα μπορούσαν να επιβεβαιώσουν αυτή τη νέα θεωρία και να συμπεράνουν ότι ένα μαγνητικό πεδίο επηρέασε τον δικό μας πλανητικό σχηματισμό.
Το ερευνητικό paper: "Terrestrial planet compositions controlled by accretion disk magnetic field," McDonough, W. F. and Yoshizaki, T., εκδόθηκε στις 2 Ιουλίου 2021, στο περιοδικό Progress in Earth and Planetary Science.
Πηγή: phys.org