|
Вулканическое происхождение Меркурия
|
|
|
|
Эволюционные истории Земли и Меркурия принципиально различаются. Самая маленькая планета, ближайшая к Солнцу, вероятно, рано начала остывать, напоминая застывающий пудинг: примерно через 1 миллиард лет после ее образования вулканическая активность Меркурия прекратилась, и на поверхности планеты образовалась твердая, непрерывная "каменная корка". С другой стороны, земная кора все еще находится в движении: вулканизм и тектоника плит постоянно перемешивают "земную кашу". Как именно выглядело уникальное вулканическое прошлое Меркурия и как оно повлияло на его нынешний облик, остается неясным. Однако исследователи могут получить важные подсказки, изучив состав его поверхности.
|
|
|
|
В новом исследовании исследователи из Института исследований Солнечной системы имени Макса Планка в Германии и университетов Мюнстера и Геттингена, также расположенных в Германии, определили долю диоксида кремния на поверхности Меркурия с большей точностью, чем когда-либо прежде. Результаты их работы опубликованы в журнале Planetary Research.
|
|
|
|
Результаты исследования удивляют: при массовой доле диоксида кремния около 37% его содержание на Меркурии на 25% меньше, чем считалось ранее. Однако на Земле соединение, состоящее из одного атома кремния и двух атомов кислорода, встречается практически повсеместно: в чистом виде в виде песка и в больших количествах во всех вулканических породах, таких как базальт, андезит и гранит, которые содержат до 75 % диоксида кремния.
|
|
|
|
|
|
|
«Наши результаты свидетельствуют о том, что вулканические породы на Меркурии образовались из мантийного материала, который расплавился на большей глубине, чем предполагалось ранее», — говорит Кристиан Ренгли, ведущий автор нового исследования и руководитель исследовательской группы «Экспериментальная лаборатория магматического океана» в Массачусетском технологическом институте.
|
|
|
|
Диоксид кремния постепенно накапливается в расплавленной мантии молодой планеты, то есть в слое под затвердевшей корой. Это происходит потому, что по мере остывания мантии первые образовавшиеся породы извлекают из расплава сравнительно небольшое количество диоксида кремния. Таким образом, горячая лава, поднимающаяся к поверхности, со временем становится всё более насыщенной диоксидом кремния. Если это соединение присутствует на поверхности в небольших количествах, это указывает на высокие температуры в недрах планеты.
|
|
|
|
Возможно также, что когда-то в коре Меркурия было больше диоксида кремния, но планета постепенно теряла кислород.
|
|
|
|
Трудно что-либо сказать о составе поверхности Меркурия. Ни один спускаемый аппарат никогда не приземлялся на его поверхность, и образцов горных пород оттуда нет. Таким образом, у исследователей не остаётся иного выбора, кроме как делать выводы о составе Меркурия на основе данных дистанционного зондирования, то есть полученных с помощью земных телескопов или космических зондов. Инфракрасное излучение с поверхности Меркурия содержит важную информацию по этому вопросу.
|
|
|
|
Чтобы сделать данные инфракрасных измерений пригодными для использования, исследователи сначала провели эксперимент в лаборатории. Они изготовили крошечные стеклянные шарики размером всего в полмиллиметра с точно определённым содержанием диоксида кремния и определили точные характеристики их инфракрасного излучения.
|
|
|
|
«Стеклянные шарики выполняют ту же функцию, что и калибровочные гирьки на весах, — объясняет Ирис Вебер из Мюнстерского университета. — Их вес известен с высокой точностью. Поэтому они позволяют нам правильно интерпретировать показания весов. Точно так же стеклянные шарики помогают нам делать правильные выводы на основе характеристик инфракрасного излучения».
|
|
|
|
Для полной уверенности команда проверила недавно установленную корреляцию между содержанием диоксида кремния и инфракрасным излучением на втором этапе эксперимента на естественном — и значительно более крупном — объекте: Луне. Для этого условия были идеальными: с 2009 года на орбите Луны находится космический аппарат NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, который с высоким пространственным разрешением измеряет инфракрасное излучение, исходящее от её поверхности.
|
|
|
|
На основе этих данных исследователи смогли составить первую полную карту содержания диоксида кремния на поверхности Луны. Образцы горных пород, доставленные на Землю из различных районов поверхности Луны в рамках как пилотируемых, так и беспилотных миссий, позволили проверить результаты.
|
|
|
|
"Луна является для нас своего рода пробным камнем и важной концептуальной ступенькой на нашем пути к Меркурию", — сказал Ренгли.
|
|
|
|
Только после успешного прохождения "лунного теста" исследователи обратили свое внимание на инфракрасные данные с Меркурия на третьем и последнем этапе своего исследования. Такие данные были собраны, например, на телескопе Bok в обсерватории Стюарда в Аризоне.
|
|
|
|
Теперь команда надеется подтвердить низкое содержание диоксида кремния на поверхности Меркурия, используя данные миссии ЕКА BepiColombo. В ноябре этого года космический аппарат, состоящий из двух разделяющихся зондов, предоставленных ESA и JAXA соответственно, должен выйти на орбиту вокруг малой планеты.
|
|
|
|
Первый шаг в этом процессе — отделение обоих зондов от транспортного модуля — запланирован на следующий четверг, 3 сентября 2026 года. Прибор MERTIS на борту BepiColombo, разработанный и собранный под руководством Германского центра авиации и космонавтики совместно с Институтом планетологии Мюнстерского университета, будет собирать значительно более точные инфракрасные данные с более высоким разрешением.
|
|
|
|
«Наше исследование закладывает основу для получения максимально точной информации о содержании диоксида кремния на поверхности Меркурия на основе данных, полученных BepiColombo», — сказал Ренгли.
|
|
|
|
Источник
|
