 |
| Η ανακάλυψη εξηγεί κάποια από τα γεωλογικά μυστήρια του πλανήτη |
Ο Ερμής μπορεί να διαθέτει ένα παχύ στρώμα διαμαντιών εκατοντάδες χλμ. κάτω από την επιφάνειά του, δείχνει μια νέα μελέτη. Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στην επιθεώρηση «Nature Communications» μπορεί να βοηθήσουν στην επίλυση των μυστηρίων που καλύπτουν τον κοντινότερο στον Ήλιο πλανήτη σχετικά με τη σύνθεση και το περίεργο μαγνητικό πεδίο του, ερωτήματα που οι επιστήμονες προσπαθούν να απαντήσουν ανεπιτυχώς επί δεκαετίες.
Ο Ερμής είναι γεμάτος μυστήρια. Για ένα, έχει μαγνητικό πεδίο. Αν και είναι πολύ πιο αδύναμος από τη Γη, ο μαγνητισμός είναι απροσδόκητος επειδή ο πλανήτης είναι μικροσκοπικός και φαίνεται να είναι γεωλογικά ανενεργός. Ο Ερμής έχει επίσης ασυνήθιστα σκοτεινές επιφάνειες που η αποστολή Messenger της NASA αναγνώρισε ως γραφίτη, μια μορφή άνθρακα.
Αυτό το τελευταίο χαρακτηριστικό είναι που πυροδότησε την περιέργεια του Γιανχάο Λιν, ενός επιστήμονα στο Κέντρο Προηγμένης Έρευνας Επιστήμης και Τεχνολογίας Υψηλής Πίεσης στο Πεκίνο που αποφάσισε μαζί με ομάδα ερευνητών από την Κίνα και το Βέλγιο να ψάξουν τι ακριβώς συμβαίνει. «Η εξαιρετικά υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα του Ερμή με έκανε να συνειδητοποιήσω ότι μάλλον κάτι ιδιαίτερο συνέβη στο εσωτερικό του» λέει ο Λιν.
Η χημική σούπα
Παρά τις… παραξενιές του Ερμή οι επιστήμονες εκτιμούν ότι πιθανότατα σχηματίστηκε με τον τρόπο που σχηματίστηκαν και οι υπόλοιποι βραχώδεις πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος: από την ψύξη ενός θερμού ωκεανού μάγματος. Στην περίπτωση του Ερμή αυτός ο ωκεανός ήταν πιθανότατα πλούσιος σε άνθρακα και πυριτικό άλας. Τα μέταλλα ακολούθησαν τη διαδικασία της πήξης μέσα του σχηματίζοντας έναν κεντρικό πυρήνα ενώ το υπόλοιπο μάγμα κρυσταλλώθηκε στον μεσαίο μανδύα και τον εξωτερικό φλοιό του πλανήτη.
Για χρόνια, οι ερευνητές πίστευαν ότι η θερμοκρασία και η πίεση του μανδύα ήταν αρκετά υψηλές ώστε ο άνθρακας να σχηματίσει γραφίτη, ο οποίος, όντας ελαφρύτερος από τον μανδύα, επέπλεε στην επιφάνεια. Αλλά μια μελέτη του 2019 πρότεινε ότι ο μανδύας του Ερμή μπορεί να είναι 150 χιλιόμετρα βαθύτερος από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. Αυτό θα αύξανε σημαντικά την πίεση και τη θερμοκρασία στο όριο μεταξύ του πυρήνα και του μανδύα δημιουργώντας συνθήκες όπου ο άνθρακας θα μπορούσε να κρυσταλλωθεί σε διαμάντι.
Για να διερευνήσει αυτή την πιθανότητα η ερευνητική ομάδα έφτιαξε χημικές σούπες που περιείχαν σίδηρο, πυρίτιο και άνθρακα. Τέτοια μείγματα, παρόμοια σε σύνθεση με ορισμένα είδη μετεωριτών, πιστεύεται ότι μιμούνται τον βρεφικό ωκεανό μάγματος του Ερμή. Οι ερευνητές έβαλαν επίσης αυτές τις σούπες με ποικίλες ποσότητες θειούχου σιδήρου. υπολόγισαν ότι ο ωκεανός μάγματος περιείχε φορτία θείου, καθώς η σημερινή επιφάνεια του Ερμή είναι επίσης πλούσια σε θείο.
Χρησιμοποιώντας μια ειδική πρέσα η ερευνητική ομάδα υπέβαλε τα χημικά μείγματα σε πιέσεις σύνθλιψης 7 γιγαπασκάλ – περίπου 70.000 φορές την πίεση της ατμόσφαιρας της Γης στο επίπεδο της θάλασσας και 1.970 βαθμούς Κελσίου. Αυτές οι ακραίες συνθήκες προσομοιώνουν εκείνες που βρίσκονται βαθιά μέσα στον Ερμή.
Επιπλέον, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν υπολογιστικά μοντέλα για να λάβουν πιο ακριβείς μετρήσεις της πίεσης και της θερμοκρασίας στο όριο πυρήνα-μανδύα του Ερμή εκτός από την προσομοίωση των φυσικών συνθηκών κάτω από τις οποίες ο γραφίτης ή το διαμάντι θα ήταν σταθερά. Τέτοια μοντέλα υπολογιστών, σύμφωνα με τους ερευνητές μας λένε για τις θεμελιώδεις δομές του εσωτερικού ενός πλανήτη.
Τα ευρήματα
Τα πειράματα έδειξαν ότι ορυκτά όπως η ολιβίνη πιθανότατα σχηματίστηκαν στον μανδύα, εύρημα που ήταν σύμφωνο με προηγούμενες μελέτες. Ωστόσο, η ομάδα ανακάλυψε επίσης ότι η προσθήκη θείου στη χημική παρασκευή προκάλεσε στερεοποίηση μόνο σε πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες. Τέτοιες συνθήκες είναι πιο ευνοϊκές για το σχηματισμό διαμαντιών. Πράγματι, οι προσομοιώσεις υπολογιστή της ομάδας έδειξαν ότι, κάτω από αυτές τις αναθεωρημένες συνθήκες, τα διαμάντια μπορεί να κρυσταλλώθηκαν όταν ο εσωτερικός πυρήνας του Ερμή στερεοποιήθηκε. Επειδή ήταν λιγότερο πυκνό από τον πυρήνα, στη συνέχεια επέπλεε μέχρι το όριο πυρήνα-μανδύα. Οι υπολογισμοί έδειξαν επίσης ότι τα διαμάντια, εάν υπάρχουν, σχηματίζουν ένα στρώμα πάχους περίπου 15 χλμ.
Ωστόσο, η εξόρυξη αυτών των πολύτιμων λίθων δεν είναι εφικτή. Εκτός από τις ακραίες θερμοκρασίες του Ερμή που καθιστά εξαιρετικά δύσκολη αν όχι αδύνατη τη δημιουργία εγκαταστάσεων εξόρυξης τα διαμάντια βρίσκονται σε βάθος περίπου 485 χιλιομέτρων απόσταση απαγορευτική για οποιαδήποτε σκέψη προσέγγιση τους.
Όμως οι πολύτιμοι λίθοι είναι σημαντικοί για έναν διαφορετικό λόγο. «Μπορεί να είναι υπεύθυνοι για το μαγνητικό πεδίο του Ερμή. Τα διαμάντια μπορεί να βοηθήσουν στη μεταφορά θερμότητας μεταξύ του πυρήνα και του μανδύα, κάτι που θα δημιουργούσε διαφορές θερμοκρασίας και θα προκαλούσε τον στροβιλισμό του υγρού σιδήρου, δημιουργώντας έτσι ένα μαγνητικό πεδίο. Τα αποτελέσματα θα μπορούσαν επίσης να εξηγήσουν πώς εξελίσσονται οι πλούσιοι σε άνθρακα εξωπλανήτες. Οι διεργασίες που οδήγησαν στον σχηματισμό ενός στρώματος διαμαντιού στον Ερμή μπορεί να έχουν συμβεί και σε άλλους πλανήτες, αφήνοντας ενδεχομένως παρόμοιες υπογραφές» υποστηρίζει ο Λιν.
