Naukowcy z NASA odkryli, że kilka osadów wulkanicznych na powierzchni Merkurego wymagają, aby do stopienia płaszcza planety doszło blisko granicy między płaszczem a jądrem planety znajdującym się zaledwie 400 km pod powierzchnią planety. Informacje o tym odkryciu przedstawiono dzisiaj w nocy na konferencji Goldschmidt w Jokohamie w Japonii.
Niedawno zakończona misja sondy MESSENGER do Merkurego wykazała, że powierzchnia planety jest bardzo jednorodna, ale może być podzielona na dwa główne typy obszarów. Jeden z nich to stosunkowo młode Północne Równiny Wulkaniczne (NVP, ang. Northern Volcanic Plains) – w wieku 3,7 do 3,8 miliarda lat. Drugi, nieco starszy (4 do 4,2 Ga) obszar składa się z równin między kraterami i obszarów gęsto pokrytych kraterami (IcP-HCT, ang. intercrater plains-heavily-cratered terrains).
Starsze obszary obejmują kilka wcześniej niebadanych obszarów, włącznie z bogatą w magnez plamą o powierzchni 10 milionów kilometrów kwadratowych (rozmiarów Kanady). Ze względu na fakt, że Merkury jest dużo mniejszy od Ziemi, owa plama zajmuje 15% powierzchni planety.
Jak dotąd nie mieliśmy żadnego satysfakcjonującego wytłumaczenia w jaki sposób mogły powstać tak jednorodne obszary bez stopienia jednorodnego płaszcza planety. Teraz, grupa naukowców z NASA Johnson Space Center w Houston wykonała serię eksperymentów, które tłumaczą większość składu chemicznego powierzchni Merkurego.
Naukowcy poszukiwali odpowiedzi symulując warunki panujące na wczesnym Merkurym. Uważa się, że Merkury powstawał w bardzo zredukowanych warunkach. Podobnie zredukowane są chondryty enstatytowe, które mogą być dobrym przybliżeniem składników chemicznych w tamtym okresie. Dlatego też naukowcy założyli taki sam skład chemiczny jak ten w chondrytach enstatytowych i zaczęli na nie działać ciśnieniami i temperaturami panującymi głęboko w płaszczu Merkurego.
Pierwsza autorka artykułu opisującego badania, dr Asmaa Boujibar powiedziała: „Wzięliśmy sproszkowaną mieszankę chemiczną składem przypominającą skład chondrytów enstatytowych, które mogą przypominać materię, z której powstał Merkury, i poddaliśmy je działaniu wysokiego ciśnienia i temperatur. Ciśnienie było naprawdę wysokie i sięgało 5 GPa (50 000 razy większe niż ciśnienie atmosferyczne na Ziemi) – to poziom na którym mogą powstawać diamenty. Takie ciśnienie panuje na granicy między płaszczem a jądrem Merkurego.”
„Merkury jest nietypową planetą skalistą. W przeciwieństwie do Ziemi, charakteryzuje się dużym jądrem i stosunkowo płytkim płaszczem. Dlatego też granica między płaszczem a jądrem znajduje się zaledwie 400 kilometrów pod skorupą planety.”
Kluczowym odkryciem jest fakt, że tylko zmieniając ciśnienie i temperaturę oddziałujące na jeden typ składu chemicznego, byliśmy w stanie wytworzyć różnego rodzaju materię obserwowaną na powierzchni planety. Wyniki wskazują zatem, że starsze obszary powstały wskutek stopienia materii pod wysokim ciśnieniem na granicy płaszcz-jądro planety, podczas gdy młodsze obszary powstały bliżej powierzchni.
Wyniki wskazują także, że Merkury najprawdopodobniej powstał z materii przypominającej składem chemicznym chondryty enstatytowe. Cechą charakterystyczną Merkurego i tego typu meteorytów jest ich wysoka zawartość siarki. Rola siarki w składzie magmy była trudna do określenia, bowiem Merkury jest jedyną planetą skalistą charakteryzującą się tak wysokim stężeniem siarki. Zarówno ciśnienie jak i zawartość siarki tłumaczą jednorodność składu chemicznego powierzchni Merkurego.
Źródło: materiały konferencyjne z konferencji Goldschmidt