Oamenii de știință greșesc în legătură cu planeta Mercur? Inima ei mare de fier s-ar putea datora magnetismului!

Noi cercetări arată că câmpul magnetic al soarelui direcționează fierul spre centrul sistemului nostru solar pe măsură ce se formează planetele. Acest lucru explică de ce Mercur, care este cel mai aproape de Soare, are un miez de fier mai mare și mai dens față de straturile sale exterioare decât alte planete stâncoase, cum ar fi Pământul și Marte. Credit: Centrul de zbor spațial Goddard al NASA

Noi cercetări de la Universitatea din Maryland arată că apropierea de câmpul magnetic al Soarelui determină structura internă a planetei.

Un nou studiu contrazice ipoteza predominantă despre motivul pentru care Mercur are un nucleu mare în raport cu atmosfera sa (stratul dintre nucleul planetei și scoarță). Timp de zeci de ani, oamenii de știință au susținut că coliziuni puternice cu alte corpuri în timpul formării sistemului nostru solar au aruncat o mare parte din mantaua stâncoasă a lui Mercur și au lăsat interiorul nucleul mineral mare și dens. Însă noi cercetări relevă faptul că coliziunile nu sunt de vină – magnetismul Soarelui este de vină.

William McDonough, profesor de geologie la Universitatea din Maryland, și Takashi Yoshizaki de la Universitatea Tohoku au dezvoltat un model care arată că densitatea, masa și conținutul de fier al nucleului unei planete stâncoase sunt afectate de distanța sa de câmpul magnetic al Soarelui. Lucrarea care descrie modelul a fost publicată pe 2 iulie 2021 în jurnal Progrese în științe ale Pământului și ale Planetei.

„Cele patru planete interioare ale sistemului nostru solar – Mercur, Venus, Pământ și Marte – sunt formate din proporții diferite de metal și rocă”, a spus McDonough. „Există un gradient în care conținutul mineral al miezului scade pe măsură ce planetele se îndepărtează de soare. Lucrarea noastră explică cum s-a întâmplat acest lucru arătând că distribuția materiilor prime în sistemul solar timpuriu a fost controlată de câmpul magnetic al soarelui. ”

McDonough a dezvoltat anterior un model de formare a Pământului pe care oamenii de știință planetare îl folosesc în mod obișnuit pentru a determina compoziția exoplanetelor. (Lucrarea sa fundamentală despre această lucrare a fost citată de peste 8000 de ori.)

Noul model al lui McDonough arată că în timpul formării timpurii a sistemului nostru solar, când tânărul soare era înconjurat de un nor învolburat de praf și gaz, boabele de fier au fost trase spre centru de câmpul magnetic al soarelui. Când planetele au început să se formeze din aglomerări de praf și gaze, planetele mai apropiate de soare au contopit mai mult fier în nucleele lor decât cele mai îndepărtate.

Cercetătorii au descoperit că densitatea și conținutul de fier al nucleului unei planete stâncoase se corelează cu puterea câmpului magnetic din jurul Soarelui în timpul formării planetei. Noul lor studiu sugerează că magnetismul ar trebui luat în considerare în încercările viitoare de a descrie formarea planetelor stâncoase, inclusiv a celor din afara sistemului nostru solar.

Compoziția nucleului planetei este importantă pentru capacitatea sa de a susține viața. Pe Pământ, de exemplu, un miez de fier topit creează o magnetosferă care protejează planeta de razele cosmice cauzatoare de cancer. Pulpa conține, de asemenea, majoritatea fosforului găsit pe planetă, un nutrient important pentru menținerea vieții pe bază de carbon.

Folosind modelele actuale de formare a planetei, McDonough a determinat viteza cu care gazul și praful sunt trase în centrul sistemului nostru solar pe măsură ce se formează. El a ținut cont de câmpul magnetic pe care Soarele l-ar fi generat atunci când a explodat la existență și a calculat modul în care acest câmp magnetic ar trage fierul prin norul de praf și gaze.

Pe măsură ce sistemul solar timpuriu a început să se răcească, praful și gazele care nu fuseseră atrase de soare au început să se aglomereze. Masele mai apropiate de soare pot fi expuse unui câmp magnetic mai puternic și, prin urmare, vor conține mai mult fier decât cele mai îndepărtate de soare. Pe măsură ce aglomerările se unesc și se răcesc în planete rotative, forțele gravitaționale trag fierul în miezul lor.

Când McDonough a încorporat acest model în calculele sale de formare planetară, el a dezvăluit un gradient al conținutului și densității de minerale care se potrivește cu ceea ce științii despre planete din sistemul nostru solar. Mercurul are un miez metalic care reprezintă aproximativ trei sferturi din masa sa. Miezul Pământului și al lui Venus reprezintă doar o treime din masa lor, iar Marte, cea mai îndepărtată de planetele stâncoase, are un miez mic care nu depășește un sfert din masa sa.

Această nouă înțelegere a rolului pe care îl joacă magnetismul în formarea planetei creează un obstacol în studiul exoplanetelor, deoarece în prezent nu există nicio modalitate de a determina proprietățile magnetice ale unei stele din observațiile bazate pe Pământ. Oamenii de știință deduc compoziția unei exoplanete pe baza spectrului de lumină emis de soarele său. Diferite elemente dintr-o stea emit radiații de diferite lungimi de undă, astfel încât măsurarea acestor lungimi de undă dezvăluie din ce este făcută steaua și, probabil, planetele din jurul ei.

„Nu mai poți spune doar„ Oh, compoziția stelei arată așa ”, așa că planetele din jurul ei ar trebui să arate așa”, a spus McDonough. „Acum trebuie să spui:„ Fiecare planetă poate avea mai mult sau mai puțin fier bazat pe proprietățile magnetice ale unei stele în creșterea timpurie a sistemului solar.

Următorii pași din această lucrare sunt ca oamenii de știință să găsească un alt sistem planetar ca al nostru – unul cu planete stâncoase împrăștiate la distanțe mari de soarele central. Dacă densitatea planetelor scade atunci când se îndepărtează de soare așa cum se întâmplă în sistemul nostru solar, cercetătorii ar putea confirma această nouă teorie și ar putea concluziona că câmpul magnetic a afectat formarea planetelor.

Referință: „Compoziții planetare terestre controlate de câmpul magnetic al discului de acreție” De William F. McDonough și Takashi Yoshizaki, 2 iulie 2021 Disponibil aici Progrese în științe ale Pământului și ale Planetei.
DOI: 10.1186 / s40645-021-00429-4