На Меркурий може би е имало древен океан от магма: огромни потоци от лава може би са причината за оформянето на два различни типа скали

1.jpg

При анализиране на каменистата повърхност на Меркурий, учени успяха частично да реконструират историята на планетата за последния милиард години. Сега, правейки изводи от химическия състав на скалите образуващи повърхността на планетата, учени от Техническия университ на Масачузец направиха предположението че на Меркурий може да е имало огромен първичен океан от магма съществуващ в много ранната история на планетата, непосредствено след формирането й преди 4.5 милиарда години.

Първия Соларен ден. След първия си Меркуриев соларен ден (176 земни дни) прекаран в орбита, „Месинджър“  почти завърши две от своите главни глобални мисии за заснемане на изображения: монохромна карта с резолюция от 250 метра за пиксел и осем цветна цветова карта с резолюция километър за пиксел. С изключения на малки пропуски, които ще бъдат попълнени през следващия соларен ден, тези глобусни карти ще предоставят универсалните светлинни условия, които са подходящи за изучаването на релефа на повърхността на Меркурий, също така ще станат ясни цветовете й и вариациите в образуващите  планетата скали. Ортографските гледки, които наблюдавате на снимката са центрирани на 75 градуса източна  дължина и всяко изображение представлява мозайка от хиляди индивидуални образи. В дясно виждате образите заснети със широкоъгълен обектив на филтъра. Дължините на вълната от   1000, 750 и 430 нанометра са оцветени респективно в червено, зелено и синьо.

 

Учените анализират данните събрани от „Месинджър“ (Англ. MESSENGER MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging) чието име представлява абревиатура от Повърхност на Меркурий, Космическа среда, Гео-химия и наблюдения. Обектът на анализ е проба обикаляща в орбита около планетата от Март 2011. По-късно тази година, група учени анализираха данните за рентгенова флуоресценция от пробата и идентифицираха две различни композиции от скали на планетарната повърхност. Откритието извади наяве една планетарна загатка: Какви геологически процеси могат да породят подобни отличаващи се повърхностни композиции?


РЕКЛАМА:

***

За да отговори на този въпрос, екипът от Масачузецкия техн. Университет, използва данните за почвената композиция, за да пресъздаде двата вида скали в лабораторни условия, подлагайки всяка от синтентичните скали на високи температури и налягане за да симулира разнообразни геологични процеси. В следствие на техните експерименти, учените успяха да отличат само един феномен обясняващ двете скални композиции: огромен океан от магма, който е създал два различни слоя кристали, втвърдени и в последствие отново разтопени в магма, която е изригнала върху повърхността на Меркурий.

 „Това което е удивително за Меркурий е, че това не се е случило вчера”, казва Тимъти Гроув, професор по геология в ТУ Масачузец. „Скалната кора вероятно е на повече от 4 милиарда години, така че този океан от магма е наистина древен.”

Гроув, заедно с изследователя Бернард Чарлийр и Мариа Зубер – професор в областта на геофизиката и планетарната наука и понастоящем вице-президент на изследователската програма на ТУ Масачузец, публикуваха резултатите в журнала „Земни и планетарни научни публикации”.

Създаването на скалите на Меркурий

 „Месинджър“ влезе в орбита около Меркурий през период на интензивни соларни изригвания. Като най-вътрешната планета на Соларната система, Меркурий поема най-силните слънчеви лъчения. Скалите на повърхността му отразяват интензивен флуоресцентен спектър, който учените могат да измерят с рентгенови спектрометри, за да определят химическата композиция на материалите от повърхността.

Докато космическото съоръжение извършва орбита около планетата, инсталирания на борда рентгенов спектрометър е направил измервания на радиацията генерирана от повърхността на Меркурий. През септември 2011 година, научния екип на „Месинджър“ анализира пиковете от това лъчение, като всеки пик означава определен химически елемент преобладаващ в скалите. От това изследване, групата идентифицира два главни типа скали на повърхността на Меркурий.

Гроув, Чарлийр и Зубер се заемат с намирането на обяснение за разликите в скалната композиция. Екипът превежда съотношенията на химическите елементи в съответните им градивни частици и основни скали, като магнезиев оксид, силиконов диоксид и алуминиев оксид. След това изследователите сравняват резултатите си с това което Гроув нарича „Склад на оксиди” – рафинирани проби от химикали – за да пресъздадат камъните в лабораторията.

 „Ние просто смесваме химикалите в правилните пропорции и получаваме синтетично копие на това, от което е изградена повърхността на Меркурий”, казва Гроув.

Разтопени кристали

Следващата стъпка на изследователите е да разтопят пробите от синтентични скали в лабораторията, варирайки от много високи до много ниски температури, за да симулират геологическите процеси, които биха причинили пораждането на кристали и евентуално скали, които да се формират при повторното разтопяване.

Можеш да предвидиш какъв ще е резултата, когато разтопената маса се охлади и клисталите се формират, променяйки композицията на оставащата разтопена скала”, казва Гроув. „Остатъкът при разстопяването променя композицията.”

След охлаждането на пробите, изследователите отделят малки кристали и образували се при разтопяването кухини за анализ. Учените отначало проверяват сценарии, в които има взаимовръзка между двете първоначални композиции. Такава например е хипотезата, че двата вида скали могат да идват от един и същи регион като едната скала кристализира повече от другата, като при това се създават две отделни но свързани помежду си скални композиции.

Но Гроув открива, че двете композиции са твърде различни, и не могат да произхождат от един и същи регион. Вместо това вероятно са дошли от два различни региона на планетата. Най-лесния отговор на въпроса, кой е фактора за формирането на тези отделни региони, според Гроув е огромен океан от магма, който с течение на времето вероятно е формирал различни композиции от кристали в процеса на втвърдяване. Този разтопен океан евентуално се втвърдил и разтопил за втори път, изхвърляйки лава на повърхността на планетата под формата на масивни вулканични изригвания.

Гроув определя че този океан от магма вероятно е съществувал в много ранната история на Меркурий – може би през периода от 1 до 10 милиона години от създаването й – и може би се е образувал от интензивните процеси сформирали планетата.

 Придобиването на информация от космическото съоръжение трябва да бъде комбинирано с лабораторни експерименти“, казва Чарлийр. „Въпреки че тези данни са ценни сами по себе си, експерименталното проучване на тези композиции позволява на учените да достигнат следващото ниво на интерпретация на планетарната еволюция“.

Лари Нитлър, част от научния персонал на департамента по земен магнетизъм в института Карнеги, Вашингтон, оглави изследователския екип, който оригинално идентифицира двата вида скални композиции от данните на „Месинджър“. Той каза още, че експерименталните резултати на Масачузецкия технически университет предполагат много вероятна ранна история на планетата Меркурий.

 „Ние постепенно запълваме празнините, но историята може да се промени, във всеки случай работата поставя рамка за мислене по отношение на нова информация“, казва Нитлер, който не е взел участие в лабораторното изследване. „Това е много важна първа стъпка за прехода от вълнуващи данни към истинско разбиране“.

 

Изследването е подкрепено от фонда за космическа химия на НАСА, Интернационалното сдружение Мария Кюри и мисията МЕСИНДЖЪР на НАСА.

2.jpg
1.jpg

Европейска нощ на учените 2022 г.: