W czasopiśmie „Nature Communications” ukazała się zaskakująca praca naukowców z Chin i Belgii. Sugeruje ona, że w środku Merkurego – najmniejszej planety Układu Słonecznego – miałaby się znajdować warstwa diamentów. Jej grubość szacowana jest aż na 15–18 km. Badacze podejrzewają, że diamenty ukrywają się kilkaset kilometrów pod powierzchnią planety, na granicy pomiędzy płaszczem a jądrem.
WIDEO…
Tajemnicza planeta Merkury
W skład Układu Słonecznego wchodzą cztery planety skaliste: Mars, Ziemia, Wenus i właśnie Merkury. Wszystkie uformowały się w podobnym okresie, ok. 4,5 mld lat temu. Jednak zasadniczo różnią się od siebie, a bodaj najbardziej zagadkową budowę ma Merkury.
Planeta ta ma promień wynoszący 2440 km. To ok. 1/3 promienia Ziemi. Jednak większość jego wnętrza zajmuje metaliczne jądro. Ma ono promień aż 2074 km, co stanowi 85 proc. promienia globu. Jądro to jest częściowo płynne, a od powierzchni oddziela go cienka, zaledwie kilkusetkilometrowa warstwa płaszcza.
Zagadka powierzchni Merkurego
Dużą część informacji, jakie mamy o Merkurym, zawdzięczamy dwóm sondom. Pierwsza to Mariner 10, która zbliżyła się do planety w latach 70. XX w. Druga – MESSENGER – badała Merkurego między 2008 a 2015 rokiem.
Obserwacje MESSENGERA przyniosły ciekawe informacje o powierzchni globu. Merkury z wyglądu przypomina nasz Księżyc. Jest szarawy i pokryty kraterami wybitymi przez planetoidy. Jednak jego powierzchnia jest nietypowo ciemna. Zdaniem badaczy to efekt obecności grafitu, jednej z odmian węgla.
Ta cecha Merkurego zaintrygowała Yanhao Lina, współautora najnowszych badań. – Wiele lat temu zauważyłem, że niezwykle wysoka zawartość węgla w Merkurym może mieć znaczące konsekwencje. Uświadomiło mi to, że prawdopodobnie w jego wnętrzu wydarzyło się coś wyjątkowego – wspomina dr Lin.
Na najmniejszej planecie Układu Słonecznego mogą istnieć warunki do utrzymania się życia. Najbardziej odporne mikroorganizmy mogłyby przetrwać w kraterach w pobliżu północnego bieguna Me...
Jak gruby jest płaszcz Merkurego
Autorzy zaskakującej hipotezy o diamentach przeanalizowali ewolucję Merkurego. Przyjęli, że na samym początku swojego istnienia Merkury, jak inne planety Układu Słonecznego, składał się z oceanu stygnącej magmy. Magmę Merkurego charakteryzowała duża zawartość węgla i krzemu. Najpierw doszło w niej do koagulacji metali, które utworzyły jądro. Później, w trakcie stygnięcia, z części węgla powstał grafit, który uniósł się na powierzchnię. Krzem wszedł w skład krzemianów, tworzących płaszcz Merkurego.
W tym opisie nie ma jeszcze diamentów. Jednak Lin zwrócił uwagę na badanie sprzed pięciu lat sugerujące, że płaszcz Merkurego jest o 50 km grubszy niż dotychczas przypuszczano. Gdyby tak było, zmieniałoby to temperaturę i ciśnienie w jego wnętrzu. A to z kolei by oznaczało, że w środku Merkurego węgiel mógł ulec przemianie nie tylko w grafit.
Warstwa diamentów we wnętrzu planety
Chińscy i belgijscy naukowcy – z pekińskiego Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research oraz Katolickiego Uniwersytetu Lowańskiego i Uniwersytetu w Liège – stworzyli następnie mieszaninę związków chemicznych. Jej skład odpowiadał prawdopodobnemu składowi magmy Merkurego.
Mieszanina zawierała węgiel, krzem, żelazo oraz różną domieszkę siarczków żelaza. Badacze ścisnęli ją prasą, osiągając ciśnienie 7 gigapaskali (70 tys. razy większe niż na powierzchni Ziemi). A także podgrzali do prawie 2 tys. stopni Celsjusza. Miało to odpowiadać warunkom panującym we wnętrzu Merkurego.
Zgodnie z przypuszczeniami, w mieszaninie utworzyły się oliwiny, minerały zaliczane do krzemianów. Tego się spodziewano, naukowców interesowało bardziej, co stanie się z węglem. Okazało się, że dla jego przemian kluczowa jest obecność siarki. Przy pewnej jej ilości (11 proc.) zmieniała się temperatura, w której mieszanina zastygała. Tym samym zaś powstawały warunki pozwalające na powstanie diamentów.
Zdaniem badaczy w czasie ewolucji Merkurego główną przemianą, jaką przechodził węgiel, była przemiana w grafit. Jednak nie wykluczyli, że część węgla mogła zamienić się w formę krystaliczną, czyli diamenty. – Jeśli diamenty uformowały się w oceanie magmy, mogły opaść na dno i osadzić się w CMB [ang. core-mantle boundary, granica między płaszczem a jądrem] – mówi Lin.
Pole magnetyczne Merkurego
Naukowcy oszacowali, że warstwa diamentów wewnątrz Merkurego może mieć 15–18 km grubości. Nie ma szans, byśmy je wydobyli – znajdują się 400–500 km pod powierzchnią, na której temperatury wahają się między 430 a minus 180 st. C. Jednak, gdyby istniała, warstwa ta mogłaby wyjaśniać istnienie pola magnetycznego Merkurego.
Pole magnetyczne Merkurego jest słabsze od ziemskiego, ale jak na tak niedużą planetę – silne i globalne. Skąd się bierze? To jedna z zagadek Merkurego. Lin zwraca uwagę, że diamenty mają wysokie przewodnictwo cieple. Ich obecność wewnątrz planety ułatwiałaby transport ciepła z jądra do płaszcza. – Powodowałoby to stratyfikację temperatury i zmiany konwekcji w płynnym jądrze zewnętrznym Merkurego, a tym samym wpływało na wytwarzanie pola magnetycznego – mówi Lin.
Potwierdzenie tej hipotezy wymaga nowych danych o Merkurym. Być może pojawią się już w przyszłym roku. W grudniu 2025 r. na orbitę Merkurego wejdzie sonda BepiColombo. BepiColombo, wspólny projekt ESA i japońskiej agencji kosmicznej, została wystrzelona w 2018 r.
Źródła: Nature Communications, phys.org, NASA, Live Science.
Nasz ekspert
