На ближайшей к Солнцу планете обнаружили железный снег

На ближайшей к Солнцу планете обнаружили железный снег

Ближайшая к светилу и самая маленькая планета Солнечной системы до сих пор представляет собой загадку. Как у Земли и четырех газовых гигантов — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, — у Меркурия есть собственная магнитосфера. После исследований станции MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry) природа этого магнитного слоя стала проясняться. Основные результаты миссии уже включают в монографии и учебники.

Как маленькой планете удалось сохранить магнитосферу — в материале «Ленты.ру».

Чтобы у небесного тела возникла своя магнитосфера, нужен источник магнитного поля. Как считает большинство ученых, тут срабатывает эффект динамо. В случае Земли это выглядит так. В недрах планеты находится металлическое ядро с твердым центром и жидкой оболочкой. За счет распада радиоактивных элементов выделяется тепло, приводящее к формированию конвективных течений проводящей жидкости. Эти течения и генерируют магнитное поле планеты.

Поле взаимодействует с солнечным ветром — потоками заряженных частиц от светила. Эта космическая плазма несет с собой собственное магнитное поле. Если магнитное поле планеты выдерживает давление солнечной радиации, то есть отклоняет ее на значительном расстоянии от поверхности, то говорят о наличии у планеты собственной магнитосферы. Кроме Меркурия, Земли и четырех газовых гигантов, магнитосферой обладает Ганимед — крупнейший спутник Юпитера.

У остальных планет и лун Солнечной системы звездный ветер не встречает практически никакого сопротивления. Так происходит, например, на Венере и, скорее всего, на Марсе. Природа магнитного поля Земли до сих пор считается главной загадкой геофизики. Альберт Эйнштейн считал ее одной из пяти важнейших задач науки.

Связано это с тем, что хотя теория геодинамо практически безальтернативна, она вызывает большие затруднения. Согласно классической магнитогидродинамике, динамо-эффект должен затухать, а ядро планеты — остывать и твердеть. Точного понимания механизмов, благодаря которым Земля поддерживает эффект самогенерации динамо вместе с наблюдаемыми особенностями магнитного поля, прежде всего геомагнитными аномалиями, миграцией и инверсией полюсов до сих пор нет.

Трудность количественного описания, скорее всего, в существенно нелинейном характере задачи. В случае Меркурия проблема динамо еще острее, чем для Земли. Как такая маленькая планета сохранила собственную магнитосферу? Не означает ли это, что ее ядро по-прежнему находится в жидком состоянии и генерирует достаточно тепла? Или же действуют какие-то особые механизмы, позволяющие небесному телу защищаться от солнечного ветра?

Меркурий легче и меньше Земли примерно в 20 раз. Средняя плотность сопоставима с земной. Год длится 88 дней, однако небесное тело не находится в приливном захвате с Солнцем, а вращается вокруг собственной оси с периодом около 59 суток. От других планет Солнечной системы Меркурий отличает относительно крупное металлическое ядро — на него приходится около 80 процентов радиуса небесного тела. Для сравнения, ядро Земли занимает только около половины ее радиуса.

Магнитное поле Меркурия открыла в 1974 году американская станция Mariner 10, зафиксировавшая всплески высокоэнергетических частиц. Магнитное поле ближайшего к Солнцу небесного тела примерно в сто раз слабее земного, полностью поместилось бы в сферу размером с Землю и, как и у нашей планеты, сформировано диполем, то есть имеет два, а не четыре, как у газовых гигантов, магнитных полюса.

Первые теории, объясняющие природу магнитосферы Меркурия, были предложены в 1970-е годы. Большинство из них основаны на динамо-эффекте. Эти модели прошли верификацию с 2011 по 2015 год, когда планету изучала станция MESSENGER. Данные, полученные с аппарата, выявили необычную геометрию магнитосферы Меркурия. В частности, в окрестностях планеты магнитное пересоединение — взаимная перестройка собственных и внешних силовых линий магнитного поля — происходит примерно в десять раз чаще.

Это приводит к образованию множества пустот в магнитосфере Меркурия, позволяющих солнечному ветру практически беспрепятственно достигать поверхности планеты. Кроме того, MESSENGER обнаружил остаточную намагниченность в коре небесного тела. Используя эти данные, ученые оценили нижнюю границу среднего возраста магнитного поля Меркурия в 3,7-3,9 миллиарда лет. Это, как отметили ученые, подтверждает справедливость эффекта динамо для формирования глобального магнитного поля планеты, а также наличие у нее жидкого внешнего ядра.

Между тем вопрос о структуре Меркурия остается открытым. Не исключено, что внешний слой его ядра содержит металлические хлопья — железный снег. Эта гипотеза весьма популярна, поскольку, объясняя собственную магнитосферу Меркурия все тем же динамо-эффектом, допускает невысокие температуры и квазитвердое (или квазижидкое) ядро внутри планеты.

Известно, что ядра планет земной группы сформированы в основном железом и серой. Также известно, что включения серы понижают температуру плавления материи ядра, оставляя его жидким. Значит, для поддержания динамо-эффекта требуется меньше тепла, которого Меркурий и так производит слишком мало. Почти десять лет назад геофизики, проведя серию экспериментов, продемонстрировали, что в условиях высоких давлений в сторону центра планеты может падать железный снег, а навстречу ему, от внутреннего ядра, подниматься жидкая смесь из железа и серы. Это и способно создать динамо-эффект в недрах Меркурия.

Данные MESSENGER подтвердили эти выводы. Спектрометр, установленный на станции, показал крайне низкое содержание железа и других тяжелых элементов в вулканических породах планеты. В тонком слое мантии Меркурия почти нет железа, и она сформирована в основном силикатами. На твердый центр приходится примерно половина (около 900 километров) радиуса ядра, остальное занимает расплавленный слой. Между ними, скорее всего, находится слой, в котором сверху вниз перемещаются металлические хлопья. Плотность ядра примерно в два раза выше, чем мантии, и оценивается в семь тонн на кубический метр. На серу, как полагают ученые, приходится около 4,5 процента от массы ядра.

MESSENGER обнаружил на поверхности Меркурия многочисленные складки, изгибы и разломы, что позволяет сделать однозначный вывод о тектонической активности планеты в недавнем прошлом. Строение внешней коры и тектоника, по мнению ученых, связаны с происходящими в недрах планеты процессами. MESSENGER показал, что магнитное поле планеты сильнее в северном полушарии, чем в южном. Судя по гравитационной карте, составленной аппаратом, толщина коры в районе экватора в среднем на 50 километров выше, чем на полюсе. Значит, силикатная мантия в северных широтах планеты разогрета сильнее, чем в ее экваториальной части. Эти данные прекрасно согласуются с обнаружением в северных широтах относительно молодых траппов. Хотя вулканическая активность на Меркурии прекратилась примерно 3,5 миллиарда лет назад, современная картина термодиффузии в мантии планеты во многом, скорее всего, определяется ее прошлым.

В частности, в слоях, примыкающих вплотную к ядру планеты, до сих пор могут существовать конвективные потоки. Тогда температура мантии под северным полюсом планеты будет на 100-200 градусов Цельсия выше, чем под экваториальными областями планеты. Более того, MESSENGER обнаружил, что остаточное магнитное поле одного из участков северной коры направлено в противоположную сторону относительно глобального магнитного поля планеты. Это означает, что в прошлом на Меркурии как минимум однажды произошла инверсия — смена полярности магнитного поля.

Подробно Меркурий исследовали только две станции — Mariner 10 и MESSENGER. А эта планета, прежде всего из-за собственного магнитного поля, представляет большой интерес для науки. Объяснив природу ее магнитосферы, мы почти наверняка сможем сделать это и для Земли. В 2018 году к Меркурию Япония и ЕС планируют отправить третью миссию. Полетят две станции. Первая, MPO (Mercury Planet Orbiter) составит мультиволновую карту поверхности небесного тела. Вторая, MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) займется исследованием магнитосферы. Ждать первых результатов миссии придется долго — даже если старт состоится в 2018-м, точки назначения станции достигнут только в 2025 году.

Последние новости
Пальчевский высказался об эвакуации украинцев из Уханя

Пальчевский высказался об эвакуации украинцев из Уханя

Пальчевский заявил, что эвакуация украинцев из Уханя ставит под угрозу полстраны
Антропогенные выбросы метана оказались на 40% выше, чем считалось ранее

Антропогенные выбросы метана оказались на 40% выше, чем считалось ранее

Около 25% антропогенного влияния на климат приходится на выбросы метана.
Российский штурмовик Су-25 загорелся при взлете

Российский штурмовик Су-25 загорелся при взлете

Летчик самостоятельно покинул воздушное судно.
Романенко объяснил, почему Украина оказалась в Средневековье

Романенко объяснил, почему Украина оказалась в Средневековье

Известный политолог высказался по поводу происходящего в стране
Минюст США назначил прокурора для «координации» украинских дел

Минюст США назначил прокурора для «координации» украинских дел

Спецпрокурором по делам в отношении Украины стал Ричард Доногью - прокурор Восточного района Нью-Йорка
В сеть слили видео нового iPhone

В сеть слили видео нового iPhone

iPhone 9 впервые показали на видео
Стала известна дата проведения саммита «Восточного партнерства»

Стала известна дата проведения саммита «Восточного партнерства»

Саммит проведут утром 18 июня.
Актрисам откровенного клипа Линдеманна устроили травлю в сети

Актрисам откровенного клипа Линдеманна устроили травлю в сети

Клип Till The End оказался откровенным порно-фильмом, который вот уже несколько дней к ряду обсуждается в сети
В МВФ рассказали, когда Украина достигнет уровня Польши

В МВФ рассказали, когда Украина достигнет уровня Польши

Украине нужно расти 20 лет по 6% в год, чтобы достичь нынешнего уровня Польши, заявил представитель МВФ.
Рабочих рук в Украине будет становиться все меньше — прогноз МВФ

Рабочих рук в Украине будет становиться все меньше — прогноз…

В Украине будет расти проблема нехватки рабочих рук, прогнозируют в МВФ.
Создан эффективный способ борьбы с особо опасным раком

Создан эффективный способ борьбы с особо опасным раком

Ученые разработали метод лечения рака кожи.
Генассамблея ООН рассмотрит ситуацию на оккупированных территориях Украины

Генассамблея ООН рассмотрит ситуацию на оккупированных территориях Украины

Украина ожидает многосторонней дискуссии на заседании Генассамблеи.
Геращенко высказался о протестующих из-за коронавируса

Геращенко высказался о протестующих из-за коронавируса

Геращенко осудил протестующих из-за коронавируса
Украинцам объяснили, кто выиграет от открытия рынка земли

Украинцам объяснили, кто выиграет от открытия рынка земли

Эксперт рассказал о «подводных камнях» земельного закона
Ученые назвали идеальный завтрак для борьбы с диабетом

Ученые назвали идеальный завтрак для борьбы с диабетом

Медики рекомендуют сочетать плотный завтрак и низкокалорийный ужин.
Политолог раскрыл цели недавней атаки боевиков на Луганщине

Политолог раскрыл цели недавней атаки боевиков на Луганщине

Эксперт рассказал, как это повлияет в будущем
Трамп уволил замглавы Пентагона из-за Украины

Трамп уволил замглавы Пентагона из-за Украины

Трамп объявил об отставке чиновника, выступавшего против сокращения помощи Украине
Изобретатель команд Cut, Copy и Paste ушел из жизни

Изобретатель команд Cut, Copy и Paste ушел из жизни

Ларри Теслер умер в возрасте 74 лет.
Выступление историка и футуролога Юваля Ной Харари в Давосе: главные тезисы

Выступление историка и футуролога Юваля Ной Харари в Давосе: главные…

Автор бестселлеров «Sapiens» и «Homo Deus» рассказал о вызовах ХХI века
Количество новых заражений вирусом COVID-19 в Китае за сутки упало вчетверо

Количество новых заражений вирусом COVID-19 в Китае за сутки упало…

Национальная комиссия здравоохранения объясняет сокращение выявленных случаев заражения коронавирусом сменой метода диагностики.
В Сирии броневик США вытеснил на обочину дороги военную машину РФ

В Сирии броневик США вытеснил на обочину дороги военную машину…

Инцидент произошел в восточной части района Камышлы на северо-востоке Сирии.
Зеленский обратился к украинцам после посадки самолета из Уханя

Зеленский обратился к украинцам после посадки самолета из Уханя

Президент призвал украинцев быть человечными
МВФ посчитал, как сокращается трудоспособное население в Украине

МВФ посчитал, как сокращается трудоспособное население в Украине

В МВФ выразили обеспокоенность сокращением числа трудоспособных украинцев
СНБО хочет восстановить санэпидемслужбу из-за угрозы коронавируса

СНБО хочет восстановить санэпидемслужбу из-за угрозы коронавируса

СНБО дал рекомендацию МОЗ для предотвращения распространения коронавируса на территории Украины
Британку заставили играть на скрипке во время операции на мозге

Британку заставили играть на скрипке во время операции на мозге

В Британии провели уникальную операции не мозге.
Нарушение «Будапешта» подорвало ядерный баланс в мире — Лоссовский

Нарушение «Будапешта» подорвало ядерный баланс в мире — Лоссовский

Процесс ядерного разоружения нарушен несоблюдением Будапештского меморандума.
Самолет из Уханя приземлился в «Борисполе»

Самолет из Уханя приземлился в «Борисполе»

Самолет в скором времени отправится в аэропорт "Харьков".
Корчилава предупредил Зеленского о планах Путина захватить весь Донбасс

Корчилава предупредил Зеленского о планах Путина захватить весь Донбасс

По словам эксперта у Зеленского только один выход
Под Полтавой вспыхнули стычки с полицией из-за эвакуации украинцев из Уханя: видео

Под Полтавой вспыхнули стычки с полицией из-за эвакуации украинцев из…

Под Полтавой началось противостояние между полицией и местными жителями - противниками размещения эвакуированных украинцев из Китая
Эксперты МВФ прибыли в Украину

Эксперты МВФ прибыли в Украину

Аналитики МВФ начали работать в Киеве.
Читай также
Последние новости

Пальчевский высказался об эвакуации украинцев из Уханя

Антропогенные выбросы метана оказались на 40% выше, чем…

Российский штурмовик Су-25 загорелся при взлете

Романенко объяснил, почему Украина оказалась в Средневековье

Минюст США назначил прокурора для «координации» украинских дел

В сеть слили видео нового iPhone

Стала известна дата проведения саммита «Восточного партнерства»

Актрисам откровенного клипа Линдеманна устроили травлю в сети

В МВФ рассказали, когда Украина достигнет уровня Польши

Рабочих рук в Украине будет становиться все меньше…

Создан эффективный способ борьбы с особо опасным раком

Генассамблея ООН рассмотрит ситуацию на оккупированных территориях Украины

Геращенко высказался о протестующих из-за коронавируса

Украинцам объяснили, кто выиграет от открытия рынка земли

Ученые назвали идеальный завтрак для борьбы с диабетом