Загадку образования Меркурия объяснили учёные (ИНФОГРАФИКА)

Походження Меркурія залишається нерозгаданою таємницею. Найближча до Сонця планета має непропорційно велике металеве ядро, яке становить близько 70% її маси, і відносно невелику скелясту мантію.

Дотепер найпоширенішим поясненням було те, що Меркурій втратив значну частину своєї кори та мантії після катастрофічного зіткнення з великим небесним тілом. Але такого роду зіткнення тіл з дуже різною масою є надзвичайно рідкісними, повідомляє видання Phys.org.

Міжнародна група учених, результати роботи якої опубліковані в журналі Nature Astronomy, вирішила перевірити, чи міг Меркурій сформуватися в результаті інших подій, які були набагато поширенішими в ранній Сонячній системі — зіткненні тіл подібних мас.

За допомогою моделювання ми показуємо, що для формування Меркурія не потрібні надзвичайні зіткнення. Його склад можна пояснити легким зіткненням двох протопланет подібної маси. Зі статистичної та динамічної точки зору це набагато більш ймовірний сценарій, — зазначають учені.

Це зіткнення мало б статися на відносно пізній стадії формування Сонячної системи, коли скелясті тіла подібних розмірів змагалися за простір у внутрішніх областях, ближче до Сонця.

Вони були об'єктами, що еволюціонували в розпліднику планетарних ембріонів, які гравітаційно взаємодіяли, порушували орбіти один одного і навіть стикалися, доки не залишилися лише чітко визначені та стабільні орбітальні конфігурації, які ми знаємо сьогодні, — зазначають дослідники.

У своєму моделюванні дослідники використовували обчислювальний чисельний метод, який називається «згладжена гідродинаміка частинок» (SPH). SPH може моделювати гази, рідини та тверді матеріали в русі, особливо в умовах великих деформацій, зіткнень або фрагментацій.

Завдяки детальному моделюванню в згладженій гідродинаміці частинок ми виявили, що можна з високою точністю відтворити як загальну масу Меркурія, так і його незвичайне співвідношення металу до силікату. Похибка моделі становила менше 5%, — наголошують учені.

Учені припустили, що Меркурій спочатку мав склад, подібний до складу інших планет земної групи. Сьогодні він має низьку загальну масу, попри велике металеве ядро, і зберіг лише тонкий шар кам’янистого матеріалу.

Зіткнення позбавило б до 60% його початкової мантії, що пояснило б його підвищену металічність, — зазначають дослідники.

Також ця гіпотеза пояснює, чому уламки від зіткнення не впали знову на Меркурій — якби це сталося, планета не мала б такої диспропорції між ядром та мантією, яка є зараз.

В моделі, яку ми пропонуємо, залежно від початкових умов, частина відірваного матеріалу може бути викинута і ніколи не повернутися, що зберігає диспропорцію між ядром і мантією, — наголошують дослідники.

Однак у цьому випадку виникає питання, куди потрапив викинутий матеріал.

Якщо удар стався на найближчих орбітах, одна з можливостей полягає в тому, що цей матеріал був включений іншою планетою у формування, можливо, Венерою. Це гіпотеза, яку ще потрібно дослідити глибше, — зазначають учені.

Меркурій залишається найменш дослідженою планетою в нашій системі. Але це змінюється. Триває нове покоління досліджень і місій, і багато цікавих речей ще попереду, — резюмують дослідники.

Джерело: Phys.org