A Merkúr óriási vasszíve

A Merkúr furcsa anatómiája a szakértők szerint a fiatal Naprendszerben uralkodó szélsőséges állapotok és a bolygóformálódás káoszának eredménye lehet. Bolygórendszerünk legkisebb, és egyre zsugorodó planétájának tömegét 65 százalékban hatalmas vasmagja teszi ki. Összehasonlításképpen a Föld esetében a mag csak a tömeg 32 százalékáért felelős, így a Merkúr óriási magjának rejtélye régóta foglalkoztatja a kutatókat.

Az Arizonai Állami Egyetem tudósai azonban úgy vélik, hogy végre választ találtak a Merkúrt övező kérdésekre. Teóriájuk szerint a bolygó létezésének első 100 millió évében a kőzetbolygók normális fejlődésének lépéseit követte. A fiatal Nap körül formálódó protoplanetáris korongban a porszemcsék csomókba gyűltek össze, majd az ütközések eredményeként egyre nagyobb aggregátumokat alkottak. Végül olyan tömegre tettek szert, hogy gravitációjuk révén még több anyagot tudtak magukba gyűjteni, és lassan bolygócsírákká, majd újabb ütközések után bolygókká váltak.


A folyamat azonban nem mindig zavartalan, sőt. A bolygókeletkezés valójában nagyon is kaotikus, rendkívül zavaros folyamat, és korántsem minden ütközés zárul a két bolygócsíra összetapadásával. Így nem is csoda, hogy a Merkúrhoz vagy például a Marshoz hasonló „maradékok” figyelhetők meg a Naprendszerben, vélik a szakértők.

A Proto-Merkúr a kutatók szerint jóval nagyobb volt a mainál, összetételében, illetve szerkezetében pedig leginkább a Földhöz hasonló kőzetbolygókra hajazott. A planetáris differenciálódás során az eltérő tömegű anyagok gömbhéjakba rendeződtek, és kialakult az ilyen égitesteket jellemző öves szerkezet, vagyis a főként vasból álló mag, a vastag és a szilikátokban gazdag köpeny, illetve a külső kéreg is szilárdulásnak indult.

Ezen a ponton azonban valami történt. Legalább egy darab, nagytömegű testtel ütközött az eredetileg a jelenleginél jóval távolabb keringő bolygócsíra, feltehetően a fiatal Földdel vagy a Vénusszal, ami gyökeresen átformálta az égitest arculatát. Köpenyének jelentős része kiszakadt, és a másik égitest részévé vált, a maradék darab azonban tovább folytatta útját. A következő néhány tízezer évben aztán kisebb ütközések során esett át, amelyek tovább fogyasztották anyagát, az égitest pedig tovább folytatta útját a Naprendszer centruma felé.

Akármelyik bolygóval is ütközött elsőként a fiatal Merkúr, egy kőzetbolygóval való találkozás köpenyének legalább harmadát kirepíthette helyéről, mondja Erik Aphaug, a kutatás vezetője. A legvalószínűbbnek az tűnik, hogy a Vénusz volt a tettes, de a történet szempontjából nem is igazán fontos, hogy pontosan kivel zajlott az ütközés. Sokkal fontosabb, hogy mi történt annak meggyötört túlélőjével, folytatja a kutató.

Mire az ütközések és pályamódosítások káosza lenyugodott, a Merkúr roppant sűrűségű, perzselő pályán keringő égitestté vált, ahogy ma is ismerjük. A szakértők által felvázolt modell megmagyarázza a bolygó hatalmas magját, és azt is, hogy hogyan lehetséges, hogy a planéta jelentős mennyiségű illékony anyagot tartalmaz, egyebek mellett kálium- és kénvegyületeket, vizet és szerves anyagokat is. A korábbi keletkezéssel kapcsolatos teóriák, például az az elképzelés, miszerint a Nap olvasztotta le a Merkúr köpenyét, nem adtak választ arra, hogy hogyan maradhattak meg az alacsony forráspontú anyagok a bolygón.

Az új elméletben szereplő ütközések persze valószínűleg szintén az illékony anyagok távozásához vezettek mindkét érintett égitesten, a szakértők szerint azonban kellő tömegmennyiség megléte esetén ez csak ideiglenes volt: az alacsony forráspontú anyagok az égitestek környékén maradtak, és azokkal együtt hűlve lassan visszatérnek a bolygók anyagába.

 

Az új teória tehát azt sugallja, hogy a Merkúr és a Mars a bolygóformáció hajnaláról visszamaradt maradványok. Míg a Föld és a Vénusz a széles körben elfogadott elmélet szerint a protoplanetáris korong anyagából összeálló bolygócsírák ütközései révén jöhetett létre, előfordult olyan is, hogy a hasonló ütközések nem vezettek teljes összeolvadáshoz. A kicsi, alaposan meggyötört bolygóembriók végül egyedül maradtak, és önállóan kezdtek planétákká válni.

A Merkúr felszíni formáinak vizsgálata helyett hipotézisük tesztelése érdekében a számítógépet hívták segítségül a kutatók. Aphaug és Andreas Reufer, a Berni Egyetem kutatója egy sor szimulációt futattak le a Naprendszer belső vidékeire vonatkoztatva a bolygók keletkezésének korai időszakából. Ezek során folyamatosan változtatták a protoplanetáris korongban kialakuló bolygócsírák számát, méretét, sebességét, illetve az ütközési események szögét is.

Úgy találták, hogy ha húsz Marshoz hasonló méretű égitesttel indulnak, a végeredmény nagy gyakorisággal két nagyméretű kőzetbolygó, és két túlélő bolygócsíra lesz. Ez pedig pontosan megfelel az általunk ismert valóságnak: a Föld és a Vénusz bolygócsírák sokaságából összeállva „rendes” kőzetbolygóvá nőtt, a két hátramaradó, általuk be nem gyűjtött maradvány pedig némi törmeléket gyűjtött magába, és önállóan vált bolygóvá. Sorsuk persze némiképp eltérően alakult, hiszen a Merkúr a sorozatos ütközések eredményeként folyamatosan veszített anyagából, a Mars ezzel szemben szinte egyáltalán nem ütközött formálódása óta.

Nem ez az első alkalom, hogy kozmikus ütközésekkel magyarázzák a Merkúr különös szerkezetét. Asphaug és kollégái évek óta vázolnak fel hasonló feltevéseket, és pár hónappal ezelőtt egy másik kutatócsoport is ilyen jellegű elmélettel állt elő. Az az elképzelés azonban, hogy a Merkúr köpenyét egy nagyobb bolygó „lopta el”, újnak számít.

Érdekes elmélet, hogy a Merkúrt több hasonló ütközés formálta, és esetleg nem is a célpont, hanem a „lövedék” maradványával van dolgunk, mondja Steve Hauck, a Merkúrt vizsgáló MESSENGER űrszonda kutatócsoportjának egyik tagja. Izgalmas lenne tudni, hogy a Merkúrhoz hasonló égitestek milyen gyakorisággal élik túl a bolygóformálódás folyamata során lezajló ütközéseket, teszi hozzá az elsődlegesen a planéta belső szerkezetére koncentráló szakértő.

Aphaug szerint könnyen elképzelhető, hogy egy-egy fejlődő bolygórendszert formálódásában alapvető szerepet játszanak a hasonló, félig-meddig „sikertelen” ütközési események. Számos nagyobb aszteroidáról sejtik úgy a kutatók, hogy azok hasonló maradványok, tehát egykori bolygócsírák megmaradt mementói lehetnek, amelyek anyaga a bolygóformálódás ideje alatt egyáltalán nem vagy csak részben épült bele a nagyobb bolygókba.

Az ilyen jellegű szimulációs kutatások legnagyobb problémája persze, hogy nagyon nehéz tényleges adatokkal igazolni vagy cáfolni feltevéseiket. A legegyszerűbb az lenne, ha sikerülne a Markúr köpenyének anyagát kimutatni a Vénusz vagy a Föld anyagában, ez azonban nem lesz egyszerű feladat. Egyelőre még abban sem tudnak megegyezni a szakértők, hogy vannak-e a Merkúrról eredő meteoritok a Földön, így pedig nagyon nehéz lesz minden kétségen felül igazolni, hogy a köpeny egy-egy része is onnan ered, mondja Asphaug. Pedig könnyen lehet, hogy a Merkúr hiányzó anyaga az orrunk előtt, pontosabban a talpunk alatt van.

Forrás: IPON

Advertisements