Nauji Merilendo universiteto tyrimai rodo, kad Saulės magnetinio lauko artumas lemia vidinę planetos struktūrą.

Naujas tyrimas prieštarauja vyraujančiai hipotezei, kodėl Merkurijus turi didelę šerdį, palyginti su atmosfera (sluoksniu tarp planetos šerdies ir plutos). Dešimtmečius mokslininkai tvirtino, kad susidūrimas su kitais kūnais susidarant mūsų Saulės sistemai išpūtė didžiąją dalį Merkurijaus uolėtos mantijos ir paliko didelę, tankią mineralinę šerdį. Tačiau nauji tyrimai atskleidžia, kad susidūrimai nėra kalti – kaltas Saulės magnetizmas.

Merilendo universiteto geologijos profesorius Williamas McDonoughas ir Tohoku universiteto Takashi Yoshizaki sukūrė modelį, kuris parodo, kad uolėtos planetos šerdies tankį, masę ir geležies kiekį veikia jos atstumas nuo Saulės magnetinio lauko. Modelį apibūdinantis dokumentas buvo paskelbtas 2021 m. Liepos 2 d. Žurnale Žemės ir planetos mokslų pažanga.

„Keturios vidinės mūsų Saulės sistemos planetos – Merkurijus, Venera, Žemė ir Marsas – yra pagamintos iš skirtingų proporcijų metalo ir akmens“, – sakė McDonough. „Yra gradientas, kurio metu mineralų kiekis šerdyje mažėja, kai planetos tolsta nuo saulės. Mūsų dokumentas paaiškina, kaip tai įvyko, parodydamas, kad žaliavų pasiskirstymą ankstyvojoje Saulės sistemoje kontroliavo saulės magnetinis laukas. “

McDonoughas anksčiau sukūrė Žemės formavimosi modelį, kurį planetos mokslininkai dažniausiai naudoja egzoplanetų sudėčiai nustatyti. (Jo pagrindinis darbas apie šį darbą buvo cituojamas daugiau nei 8000 kartų.)

Naujasis McDonough modelis rodo, kad ankstyvos Saulės sistemos formavimosi metu, kai jauną saulę apsupo sūkuriuojantis dulkių ir dujų debesis, saulės magnetinis laukas traukė geležies grūdelius centro link. Kai planetos pradėjo formuotis iš šių dulkių ir dujų grumstų, arčiau saulės esančios planetos į savo šerdis sulydė daugiau geležies nei toliau.

Tyrėjai nustatė, kad geležies tankis ir procentas uolėtos planetos šerdyje koreliuoja su magnetinio lauko stiprumu aplink Saulę formuojantis planetai. Jų naujas tyrimas rodo, kad bandant apibūdinti uolėtų planetų, įskaitant ir už mūsų Saulės sistemos ribų, susidarymą, ateityje reikėtų atsižvelgti į magnetizmą.

Planeto šerdies sudėtis yra svarbi jos gebėjimui palaikyti gyvybę. Pavyzdžiui, Žemėje išlydytas geležies šerdis sukuria magnetosferą, kuri apsaugo planetą nuo vėžį sukeliančių kosminių spindulių. Celiuliozėje taip pat yra didžioji dalis fosforo, randamo planetoje, kuri yra svarbi maistinė medžiaga gyvybei anglies pagrindu palaikyti.

Naudodamas dabartinius planetos formavimosi modelius, McDonoughas nustatė greitį, kuriuo dujos ir dulkės patenka į mūsų Saulės sistemos centrą jam formuojantis. Jis atsižvelgė į magnetinį lauką, kurį Saulė būtų sukūrusi sprogdama, ir apskaičiavo, kaip šis magnetinis laukas traukia geležį per dulkių ir dujų debesį.

Ankstyvajai Saulės sistemai pradėjus vėsti, dulkės ir dujos, kurių netraukė saulė, pradėjo kauptis. Masės, esančios arčiau saulės, gali būti veikiamos stipresnio magnetinio lauko, todėl joje bus daugiau geležies nei toli nuo saulės. Kai grumstai susilieja ir atvėsta į besisukančias planetas, gravitacinės jėgos traukia geležį į jų šerdį.

Kai McDonoughas įtraukė šį modelį į savo planetų susidarymo skaičiavimus, jis atskleidė mineralų kiekio ir tankio gradientą, kuris visiškai atitinka tai, ką mokslininkai žino apie mūsų Saulės sistemos planetas. Gyvsidabris turi metalinę šerdį, kuri sudaro maždaug tris ketvirtadalius masės. Žemės ir Veneros šerdys yra tik trečdalis jų masės, o toliausiai nuo uolėtų planetų esantis Marsas turi mažą šerdį, neviršijančią ketvirtadalio savo masės.

Šis naujas supratimas apie magnetizmo vaidmenį formuojantis planetoms sukuria kliūtį tirti egzoplanetas, nes šiuo metu nėra galimybių nustatyti magnetines žvaigždės savybes iš Žemės stebėjimų. Mokslininkai daro išvadą apie eksoplanetos sudėtį pagal saulės skleidžiamos šviesos spektrą. Skirtingi žvaigždės elementai skleidžia skirtingo bangos ilgio spinduliuotę, todėl matuojant tuos bangos ilgius paaiškėja, iš ko yra žvaigždė, ir, tikėtina, aplink ją esančios planetos.

„Nebegalite tiesiog pasakyti:” O, žvaigždės sudėtis atrodo taip „, todėl aplinkinės planetos turėtų atrodyti taip, – sakė McDonoughas. – Dabar jūs turite pasakyti:” Kiekvienoje planetoje gali būti daugiau ar mažiau geležis, pagrįsta magnetinėmis žvaigždės savybėmis ankstyvame Saulės sistemos augime.

Tolesni šio darbo žingsniai yra mokslininkai, norėdami rasti kitą, kaip mūsų, planetų sistemą – vieną su uolėtomis planetomis, išsibarsčiusiomis dideliu atstumu nuo centrinės saulės. Jei planetų tankis sumažėja, kai jos išeina iš saulės, kaip tai daroma mūsų Saulės sistemoje, tyrėjai galėtų patvirtinti šią naują teoriją ir padaryti išvadą, kad magnetinis laukas paveikė planetų susidarymą.

Nuoroda: „Sausumos planetų kompozicijos, valdomos akrecijos disko magnetinio lauko“, autorius William F. McDonough ir Takashi Yoshizaki, 2021 m. Liepos 2 d. Žemės ir planetos mokslų pažanga.
DOI: 10.1186 / s40645-021-00429-4