Mýlí se vědci s Merkurem? Její velké železné srdce může být způsobeno magnetismem!

Nový výzkum z Marylandské univerzity ukazuje, že blízkost magnetického pole Slunce určuje vnitřní strukturu planety.

Nová studie je v rozporu s převládající hypotézou o tom, proč má Merkur ve srovnání s atmosférou velké jádro (vrstva mezi jádrem planety a kůrou). Po celá desetiletí vědci tvrdili, že srážky s jinými těly během formování naší sluneční soustavy odfoukly velkou část skalního pláště Merkuru a ponechaly uvnitř uvnitř husté minerální jádro. Nový výzkum však odhaluje, že za to nemohou kolize – za to může magnetismus Slunce.

William McDonough, profesor geologie na University of Maryland, a Takashi Yoshizaki z Tohoku University vyvinuli model, který ukazuje, že hustota, hmotnost a obsah železa v jádru skalní planety jsou ovlivněny jeho vzdáleností od magnetického pole Slunce. Článek popisující model byl publikován 2. července 2021 v časopise Pokroky v Zemi a planetární vědy.

„Čtyři vnitřní planety naší sluneční soustavy – Merkur, Venuše, Země a Mars – jsou vyrobeny z různých podílů kovu a hornin,“ řekl McDonough. „Existuje gradient, ve kterém se obsah minerálů v jádru snižuje, jak se planety pohybují od slunce. Náš dokument vysvětluje, jak se to stalo, tím, že ukazuje, že distribuce surovin v rané sluneční soustavě byla řízena magnetickým polem slunce.“ “

McDonough dříve vyvinul model formování Země, který planetární vědci běžně používají ke stanovení složení exoplanet. (Jeho seminární práce o této práci byla citována více než 8 000krát.)

Nový model společnosti McDonough ukazuje, že během rané formace naší sluneční soustavy, kdy bylo mladé slunce obklopeno vířícím mrakem prachu a plynu, byla železná zrna tažena směrem do středu magnetickým polem slunce. Když se planety začaly tvořit ze shluků tohoto prachu a plynu, roztavily planety blíže ke slunci do svých jader více železa než ty, které byly dál.

Vědci zjistili, že hustota a procento železa v jádru kamenné planety koreluje se silou magnetického pole kolem Slunce během formování planety. Jejich nová studie naznačuje, že magnetismus by měl být vzat v úvahu při budoucích pokusech popsat vznik skalních planet, včetně planet mimo naši sluneční soustavu.

Složení jádra planety je důležité pro jeho schopnost podporovat život. Na Zemi například roztavené železné jádro vytváří magnetosféru, která chrání planetu před kosmickými paprsky způsobujícími rakovinu. Buničina také obsahuje většinu fosforu nacházejícího se na planetě, což je důležitá živina pro udržení života na bázi uhlíku.

McDonough pomocí současných modelů formování planet určil rychlost, jakou je plyn a prach tažen do středu naší sluneční soustavy, když se formovala. Vzal v úvahu magnetické pole, které by Slunce vytvořilo, když explodovalo, a vypočítal, jak by toto magnetické pole táhlo železo oblakem prachu a plynu.

Když se časná sluneční soustava začala ochlazovat, prach a plyn, které nebyly přitahovány sluncem, se začaly shlukovat. Masy blíže ke slunci mohou být vystaveny silnějšímu magnetickému poli, a proto budou obsahovat více železa než ty, které jsou dále od slunce. Když se shluky shlukují a ochlazují na rotující planety, přitahují gravitační síly železo do svého jádra.

Když McDonough začlenil tento model do svých výpočtů formování planet, odhalil gradient v obsahu a hustotě minerálů, který dokonale odpovídá tomu, co vědci vědí o planetách v naší sluneční soustavě. Merkur má kovové jádro, které tvoří asi tři čtvrtiny jeho hmotnosti. Jádra Země a Venuše tvoří jen třetinu jejich hmotnosti a Mars, nejvzdálenější ze skalnatých planet, má malé jádro, které není větší než čtvrtina jeho hmotnosti.

Toto nové chápání role, kterou hraje magnetismus při formování planety, vytváří překážku ve studiu exoplanet, protože v současné době neexistuje způsob, jak určit magnetické vlastnosti hvězdy z pozorování na Zemi. Vědci odvozují složení exoplanety na základě spektra světla vyzařovaného sluncem. Různé prvky ve hvězdě vyzařují záření různých vlnových délek, takže měření těchto vlnových délek odhalí, z čeho je hvězda vyrobena, a pravděpodobně i planety kolem ní.

„Už nemůžete jen říci:“ Ach, složení hvězdy vypadá takto, „takže planety kolem ní by měly vypadat takto,“ řekl McDonough. „Nyní musíte říci: ‚Každá planeta může mít více či méně železo založené na magnetických vlastnostech hvězdy v časném růstu sluneční soustavy.

Dalším krokem v této práci je, aby vědci našli jiný planetární systém, jako je ten náš – ten se skalními planetami rozptýlenými na velké vzdálenosti od centrálního slunce. Pokud se hustota planet sníží, když se odchýlí od Slunce, jak to dělá v naší sluneční soustavě, mohli vědci potvrdit tuto novou teorii a dojít k závěru, že magnetické pole ovlivnilo vznik planet.

Odkaz: „Pozemské planetární složení řízené magnetickým polem akrečního disku“ William F. McDonough a Takashi Yoshizaki, 2. července 2021 Pokroky v Zemi a planetární vědy.
DOI: 10.1186 / s40645-021-00429-4