Новое исследование оспаривает преобладающую гипотезу о том, почему Меркурий имеет большое ядро по сравнению с его мантией (слой между ядром планеты и корой). В течение десятилетий ученые утверждали, что при внезапных столкновениях с другими телами во время формирования нашей Солнечной системы большая часть скалистой мантии Меркурия была уничтожена, а внутри осталось большое плотное металлическое ядро. Но новое исследование показывает, что виноваты не столкновения, а солнечный магнетизм.
Уильям МакДонаф, профессор геологии из Университета Мэриленда, и Такаши Йошизаки из Университета Тохоку разработали модель, показывающую, что на плотность, массу и содержание железа в ядре скалистой планеты влияет ее расстояние от магнитного поля Солнца. Статья с описанием модели была опубликована в журнале Progress in Earth and Planetary Science.
Четыре внутренние планеты нашей солнечной системы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — состоят из металла и камня разной пропорции. Существует распределение, при котором содержание металлов в ядре падает по мере удаления планет от Солнца. Новая статья объясняет, как это произошло, показывая, что распределение сырья в ранней Солнечной системе контролировалось магнитным полем Солнца.
Новая модель показывает, что во время раннего формирования нашей Солнечной системы, когда молодое Солнце было окружено клубящимся облаком пыли и газа, частицы железа притягивались к центру магнитным полем Солнца. Когда планеты начали формироваться из сгустков этой пыли и газа, объекты, расположенные ближе к Солнцу, содержали больше железа в своих ядрах, чем те, что находились дальше.
Исследователи обнаружили, что плотность и доля железа в ядре скалистой планеты коррелирует с силой магнитного поля вокруг Солнца во время формирования планеты. Их новое исследование предполагает, что магнетизм следует учитывать в будущих попытках описать состав каменистых планет, в том числе находящихся за пределами нашей солнечной системы.
Состав ядра планеты важен для его способности поддерживать жизнь. На Земле, например, ядро из расплавленного железа создает магнитосферу, которая защищает планету от вызывающих рак космических лучей. Ядро также содержит большую часть фосфора планеты, который является важным питательным веществом для поддержания жизни на основе углерода.
Когда ранняя Солнечная система начала остывать, пыль и газ, которые не попадали на Солнце, начали слипаться. Сгустки, расположенные ближе к Солнцу, подвергались бы воздействию более сильного магнитного поля и, таким образом, содержали бы больше железа, чем те, что дальше от Солнца. Когда сгустки сливались и охлаждались во вращающиеся планеты, гравитационные силы втягивали железо в их ядро.
Это новое понимание роли магнетизма в формировании планет ломает привычный порядок в изучении экзопланет, поскольку в настоящее время не существует метода определения магнитных свойств звезды на основе наблюдений с Земли. Ученые делают вывод о составе экзопланеты на основе спектра света, излучаемого ее солнцем. Различные элементы в звезде излучают излучение с разной длиной волны, поэтому измерение этих длин волн показывает, из чего сделаны звезда и, предположительно, планеты вокруг нее. После более тщательной проверки, в исследованиях звездных систем может начать применяться описанная в работе модель.