Планетологи отказались от модели экстремального испарения океана магмы на молодом Меркурии

Обилие летучих веществ, таких как натрий и сера, в коре Меркурия не может быть объяснено моделью экстремального испарения магматического океана на протомеркурии. Вместо этого своеобразный состав планеты скорее связан с составом той области протосолнечной туманности, где он образовался. К такому выводу пришли планетологи, построившие наиболее полную модель совместной эволюции магматического океана и первичной атмосферы на молодом Меркурии. Статья опубликована в The Planetary Science Journal.

Считается, что океаны магмы играли ключевую роль в определении начальных свойств и последующей эволюции и химической дифференциации планет земной группы в Солнечной системе. Каменистая планета, масса которой сравнима с Меркурием, могла завершить процесс аккреции, сформировать железное ядро ??и обеспечить полное затвердевание своего магматического океана примерно за 20 миллионов лет после образования Солнечной системы. При этом, во время охлаждения магматического океана, когда поверхность планеты остается, в основном, расплавленной, идет активный обмен химическими веществами между внутренними слоями планеты и ее атмосферой и экзосферой.

В конце прошлого века была выдвинута гипотеза о том, что аномально высокая насыпная плотность Меркурия может быть объяснена испарением компонентов магматического океана с его поверхности на ранних стадиях существования планеты, причем улетучиваться первичная атмосфера должна была достаточно медленно, чтобы оставаться в равновесии с океаном магмы. В пользу существования океана магмы на протомеркурии говорят данные наблюдений зонда MESSENGER, который обнаружил в поверхностном слое планеты обилие натрия и серы.

Группа планетологов во главе с Ноа Егги (Noah J?ggi) из Физического института Бернского университета опубликовала результаты моделирований совместной эволюции магматического океана и атмосферы на протомеркурии. Ученые использовали пять различных кодов, которые учитывают состав планеты, обмен энергией и массой между планетой и атмосферой и потерями вещества из экзосферы за счет нагрева плазмы, фотоионизации или утечки Джинса.

Исследователи пришли к выводу, что для первоначально большого океана магмы с начальным содержанием углерода и водорода сравнимым с земным, его время жизни могло достигать почти 10 тысяч лет, что обеспечивало потерю массы через атмосферу (с начальным давлением 5–12 бар) в течение длительного периода времени. Если же у протомеркурия не было обилия углерода и водорода, то он обладал тонкой, короткоживущей атмосферой, содержащей металлы и оксиды металлов. В верхних слоях атмосферы, богатой летучими веществами, преобладали H₂ и CO, во втором случае —  Na и SiO.

Темпы потери вещества экзосферой молодого Меркурия за счет фотоиспарения оцениваются в 10^6,6—10^9,6 килограммов в секунду. За время жизни магматического океана планета потеряла бы 0,3 процента своей массы или менее 0,02 процента от общих запасов H₂O и Na. Даже максимальные потери наиболее летучих элементов Na и K незначительны по отношению к их полному содержанию в протомеркурии. Таким образом, богатая натрием кора Меркурия несовместима с моделью экстремально большой потери вещества на стадии магматического океана, а своеобразный состав планеты обусловлен, скорей, составом той области протосолнечной туманности, где он образовался. 

Ранее мы рассказывали о том, как магнитное поле Солнца позволило Меркурию обзавестись железным ядром.

Александр Войтюк

Источник: nplus1.ru