Ближайшая планета к Солнцу, Меркурий, является чем-то вроде упражнения в крайностях – его дни длятся дольше, чем годы, его сторона, обращенная к Солнцу, обжигающе горяча, а обратная – невероятно холодна. И хотя Меркурий считается скалистой планетой, он имеет значительно более высокое соотношение железа к камню, чем все остальные планеты.
Очень долгое время считалось, что Меркурий в прошлом испытал сильное воздействие из-за чего планета потеряла большую часть своей скалистой мантии. Однако, согласно новому исследованию загадочная природа Меркурия может быть результатом многочисленных столкновений с различными гигантскими объектами.
Меркурий всегда оставался загадкой для астрономов, поскольку на нем больше металла, чем скалистой породы. Подобно Земле, Венере и Марсу, Меркурий является планетой земной группы, что означает, что он должен состоять из силикатных минералов и металлов, которые дифференцируются в железное ядро и силикатную мантию и кору. Но в отличие от вышеперечисленных планет железное ядро Меркурия занимает слишком большую часть планеты.
Мало того, что железа на Меркурии значительно больше, чем у любой другой планеты Солнечной системы, исходя из его плотности и размера, геологи подсчитали, что ядро Меркурия занимает около 42 процентов его объема – по сравнению с 17 процентами Земли. Причина этого факта остается неизвестной, но за прошедшие годы было выдвинуто много теорий, которые можно разделить на две категории:
– Меркурий изначально приобрел свое большое железное ядро во время формирования планеты. Он просто оказался в том месте где металлов было больше.
– Он образовал ядро, сходное по массе с другими планетами земной группы, но потерял часть своей мантии на поздних стадиях формирования, например, в результате гигантского удара или испарения (и его мантия была бы унесена солнечными ветрами).
Цель исследования сводилась к тому, чтобы определить, был ли состав Меркурия результатом одного гигантского удара или множества более мелких. Хотя обе возможности редки и потребуют уникального стечения обстоятельств, ученые определили, что любой из сценариев воздействия может объяснить необычную природу Меркурия.
Выводы сводились к пяти пунктам:
– Одиночный гигантский удар требует тщательно настроенных параметров удара и скорости, чтобы воспроизвести массу Меркурия и массовую долю железа.
– Состав ударного элемента влияет на конечную массу и распределение железа после удара.
– Состояние мишени перед ударом влияет на результирующую конечную массу.
– Сценарий множественного столкновения не требует точной настройки геометрических параметров, но ограничен временем и летучими веществами в составе поверхности Меркурия.
– Образование Меркурия в результате гигантских ударов возможно, но проблематично.
Короче говоря, ученые обнаружили, что вполне возможно, что оба сценария могут объяснить высокое содержание железа, но вероятность того, что это произошло, невелика. Это подтверждают и данные об найденных экзопланетах, похожих на Меркурий. То есть, то, что привело Меркурий к тому чем он стал может быть относительно редким событием с точки зрения эволюции звездных систем.
Проведенное исследование не первое, в котором предлагаются гигантские столкновения для объяснения большого железного ядра Меркурия, но оно подтверждает, что нужны довольно специфические условия для гигантских столкновений. Похоже, что формирование первой планеты было сложным процессом. С другой стороны, это обнадеживает, поскольку мы не наблюдаем много экзопланет, похожих на Меркурий по составу. Кроме того, даже если это событие редкое, потребовался всего только один удар.
В этом смысле гигантские столкновения можно рассматривать как напоминание о том, насколько хаотичны планетные системы. Поскольку эти типы столкновений не только оказывают глубокое влияние на свойства планеты (например, система Земля-Луна, как полагают, является результатом гигантского столкновения), но и, основываясь на исследованиях экзопланет, такие случаи также кажутся довольно редкими.
Возможно, наша Солнечная система уникальна в нескольких отношениях, включая появление жизни и наличие гигантских столкновений, которые коренным образом изменили несколько ее планет. С другой стороны, мы только начали изучать экзопланеты и вероятно сможем найти еще много планет, похожих на Меркурий.
