Учёные считают, что поверхность крошечной планеты может быть покрыта космическими драгоценными камнями благодаря обилию углерода и давлению от сталкивающихся астероидов.
Несмотря на — или, скорее, благодаря — бурным ранним годам Меркурия, теперь это может быть мир, инкрустированный бриллиантами.
Согласно новому исследованию, космические камни, которые врезались в графит, покрывающий большую часть планеты, могли раздробить его на алмазные осколки.
«Волна давления от астероидов или комет, ударяющихся о поверхность со скоростью десятки километров в секунду, может превратить этот графит в алмазы», — говорит Кевин Кэннон, геолог из Колорадской горной школы, который представил свои последние открытия на конференции по изучению Луны и планет в Хьюстоне в прошлый четверг 10 марта. «И может быть значительное количество алмазов вблизи поверхности».
Оказывается, Меркурий — это не просто горячий кусок скалы, вращающийся вокруг Солнца; это сложный мир. Находки Кэннона и других учёных раскрывают новые подробности его уникальной геологической истории, в том числе вероятное наличие большого количества побрякушек.
Миниатюрная планета меньше, чем две луны в нашей Солнечной системе (Титан и Ганимед), и известна своими короткими годами и длинными днями, совершая оборот вокруг Солнца каждые 88 земных дней и вокруг своей оси каждые 59. Дневная температура достигает 427 градусов по Цельсию, уступает только Венере, в то время как отсутствие атмосферы на Меркурии означает, что ночные температуры падают до -180 по Цельсию. Но не эти ошеломляющие статистические данные отличают её с геологической точки зрения: это обилие углерода на планете (в форме графита) и сильные удары астероидов около 4 миллиардов лет назад.
Во время жестокого, разрушительного периода, называемого Поздней тяжёлой бомбардировкой, Меркурий подвергся примерно в два раза большему удару, чем Луна, а наш лунный сосед сплошь испещрён кратерами. Как и многие другие миры в нашей Солнечной системе, в том числе и наш собственный, молодой Меркурий был покрыт океанами магмы, которая позже остыла и затвердела. Но, в отличие от других мест, поверх всей этой расплавленной породы плавал слой графита.
В своей незавершенной работе Кэннон смоделировал последствия частых столкновений с верхними приблизительно 19 км коры Меркурия в течение миллиардов лет. Графит мог иметь толщину более 90 метров, а ударного давления астероидов было бы достаточно, чтобы превратить от 30 до 60 процентов его в то, что он называет «шоковыми алмазами». В сумме получается много космических драгоценных камней: по его оценкам, их может быть 16 квадриллионов тонн, хотя алмазы, скорее всего, будут крохотными, разбросанными и закопанными. Данные других исследований также подтверждают этот вывод.
Фото: naked-science.ru
Некоторые метеориты, такие как обломки горных пород, известные как Альмахата Ситта, упавшие в Нубийскую пустыню на севере Судана в 2008 году, содержали крошечные алмазы, возможно, образовавшиеся в результате столкновения астероидов. А учёные-планетологи, такие как Лаура Ларк, исследователь из Университета Брауна в Провиденсе, штат Род-Айленд, считают, что они видели тёмные пятна графита на поверхности Меркурия на изображениях, сделанных камерами на борту космического корабля НАСА Messenger, который вращался вокруг планеты и наносил на карту планету в период между 2011 и 2015 годами.
Карты в искусственных цветах, сделанные на основе этих изображений — наиболее подробных из доступных в настоящее время — показывают области древнего «материала с низким коэффициентом отражения», предположительно графита.
«Мы использовали эти большие бассейны как естественные образцы внешних слоёв Меркурия», — говорит Ларк, изучавшая, среди прочего, бассейн Рембрандта шириной более 720 км. (Бассейн — это, по сути, очень большой кратер.) «Если материал с низким коэффициентом отражения в этих бассейнах затемнён графитом, как мы думаем, то слои, которые я вижу, толстые. Это больше углерода, чем я ожидала от магматического океана», — говорит она. Это может означать, что Меркурий с самого начала был особенно богат углеродом, утверждает она.
Ларк также представила новое исследование от себя и своих коллег на конференции LPSC на прошлой неделе. По мере формирования Меркурия элементы соединялись друг с другом в основном в виде металлов или горных пород. Металлы опустились ниже и в конце концов выстроили ядро планеты, а камни затвердели на поверхности.
На многих планетах большая часть углерода становится частью металлического ядра в мантии над ним. Но похоже, что Меркурий оказался с большим количеством углерода, внедрённым в поверхность планеты, а не ниже. Напротив, на Земле алмазы возникают только из углерода глубоко под землёй под сильным давлением. Помимо проблем с температурой и поездками на работу, космические шахтёры, вероятно, не захотят в ближайшее время отправиться на Меркурий, несмотря на большое количество углерода, который позволил создать кристаллы. Это потому, что алмазы, вероятно, нечистые. «В итоге вы получите беспорядочную смесь графита, алмаза и, возможно, некоторых других фаз, так что у вас не будет хороших, красивых кристаллов, которые можно было бы отполировать и поместить на украшения», — говорит Кэннон.
Фото: irecommend.ru
Новые исследования астероидов, которые врезались в молодой Меркурий, также могут разрешить ещё одну загадку: почему планета имеет аномально большое ядро, несмотря на её небольшой размер. Некоторые учёные считают, что такое ядро имело бы право на существование, если бы планета была намного больше, а затем выдержала гигантский удар, отбросивший части по всей Солнечной системе.
В настоящее время Меркурий составляет восемнадцатую часть массы Земли. «Я подсчитал, что прото-Меркурий мог иметь массу от 0,3 до 0,8 массы Земли. Это согласуется с симуляциями, которые всегда создают более крупные версии Меркурия, чем те, которые у нас есть в настоящее время, — говорит Камиль Картье, планетолог из Университета Лотарингии во Франции, которая также представила на конференции новую работу.
Основываясь на своих моделях, исследователь утверждает, что, поскольку Меркурий и остальная часть Солнечной системы всё ещё собирались вместе, примерно через 10 или 20 миллионов лет после образования планет, огромный объект мог врезаться в Меркурий, выбросив большую часть его верхних слоёв в космос. Некоторые из этих глыб позже оказались на Венере, Земле и внутреннем поясе астероидов. Несколько позже вернулись на Землю в виде метеоритов.
Следующий космический корабль, который посетит Меркурий, может пролить больше света на его бурное прошлое и на то, копит ли он алмазы сегодня.
Совместная миссия европейского и японского космических агентств BepiColombo была запущена в 2018 году, а пара её орбитальных аппаратов наконец прибудет в 2025 году. Она доставит камеры с более высоким разрешением, которые исследуют более длинные волны, что позволит учёным искать прямые признаки алмазов на поверхности загадочной планеты.
Кэннон задаётся вопросом, могут ли более отдалённые планеты также содержать алмазы — ударные алмазы на поверхности и другие, образовавшиеся под давлением глубоко под почвой. «Интересно думать об экзопланетах, которые могут содержать ещё больше углерода», — говорит он. «Учёные могут обнаружить сэндвич-структуры из алмазов, графита и ещё алмазов».