Zaskakująca tajemnica Merkurego wyszła na jaw. Naukowcy nie się tego spodziewali!
Zespół naukowców z Instytutu Badań Układu Słonecznego Maxa Plancka (MPS) w Niemczech, wraz z badaczami z uniwersytetów w Münster i Getyndze, ustalił z większą dokładnością niż kiedykolwiek wcześniej udział dwutlenku krzemu (SiO2) w skorupie Merkurego.
Wyniki, opublikowane w czasopiśmie Planetary Research, przynoszą zaskoczenie: udział masowy krzemionki wynosi około 37 procent, czyli nawet o 25 procent mniej, niż dotąd sądzono. Dla porównania, na Ziemi związek ten jest wszechobecny, występuje w czystej postaci jako piasek, a skały wulkaniczne, takie jak bazalt, andezyt czy granit, mogą zawierać go nawet do 75 procent.
Historia geologiczna Merkurego i Ziemi zasadniczo się różni. Najmniejsza planeta, najbliższa Słońcu, zaczęła stygnąć wcześnie jak twierdzący budyń: już około miliarda lat po powstaniu jej aktywność wulkaniczna ustała, a na powierzchni utworzyła się jednolita, stała skorupa. Tymczasem skorupa ziemska wciąż jest w ruchu wulkanizm i tektonika płyt nieustannie „mieszają” ziemski budyń. Dokładny przebieg wulkanicznej przeszłości Merkurego pozostaje niejasny, ale ważnych wskazówek dostarcza skład jego powierzchni.
– Nasze wyniki sugerują, że skały wulkaniczne na Merkurym powstały z bardziej dogłębnie stopionego materiału płaszcza, niż dotąd zakładano – powiedział Christian Renggli, pierwszy autor badania i kierownik grupy badawczej „Eksperymentalne Laboratorium Oceanów Magmowych” w MPS.
Dwutlenek krzemu stopniowo gromadzi się w stopionym płaszczu młodej planety, ponieważ pierwsze skały, które krystalizują podczas stygnięcia płaszcza, pobierają z roztopu stosunkowo mało krzemionki. Dlatego gorąca lawa wydobywająca się na powierzchnię z czasem staje się coraz bogatsza w SiO2. Niska zawartość tego związku na powierzchni wskazuje więc na wysokie temperatury we wnętrzu planety. Możliwe jest też, że Merkury miał kiedyś więcej krzemionki w skorupie, ale stopniowo utracił tlen.
Od szklanych kuleczek po mapę Księżyca
Ponieważ na Merkurym nie wylądował dotąd żaden lądownik i nie ma z niego próbek skalnych, naukowcy muszą wnioskować o składzie powierzchni na podstawie danych zdalnych z teleskopów naziemnych lub sond kosmicznych. Cenną informacją jest promieniowanie podczerwone emitowane z powierzchni planety. Aby móc je wykorzystać, badacze najpierw w laboratorium wytworzyli maleńkie, około półmilimetrowe szklane kuleczki o precyzyjnie określonej zawartości krzemionki i zbadali właściwości ich promieniowania podczerwonego.
– Te szklane kuleczki pełnią podobną funkcję jak odważniki kalibracyjne na wadze. Ich masa jest dokładnie znana, dzięki czemu można poprawnie odczytać wskazania wagi. Podobnie kuleczki pozwalają nam wyciągać właściwe wnioski z właściwości promieniowania podczerwonego – wyjaśnia Iris Weber z Uniwersytetu w Münster.
Aby upewnić się co do słuszności metody, zespół przetestował znalezioną zależność między zawartością krzemionki a promieniowaniem podczerwonym na naturalnym, znacznie większym obiekcie – Księżycu. Krążący od 2009 roku wokół Księżyca sondaż NASA Lunar Reconnaissance Orbiter dostarczył danych o wysokiej rozdzielczości przestrzennej, na podstawie których powstała pierwsza pełna mapa zawartości dwutlenku krzemu na powierzchni Księżyca. Próbki skalne przywiezione z różnych rejonów Księżyca podczas misji załogowych i bezzałogowych pozwoliły zweryfikować te wyniki.
Dopiero po pomyślnym przejściu „testu księżycowego” naukowcy zajęli się danymi podczerwonymi z Merkurego, zebranymi m.in. za pomocą teleskopu Boka w Obserwatorium Stewarda w Arizonie. Zespół liczy teraz na potwierdzenie niskiej zawartości krzemionki dzięki misji BepiColombo (ESA/JAXA), która w listopadzie tego roku ma wejść na orbitę wokół Merkurego. Już w najbliższy czwartek, 3 września 2026 roku, planowane jest odłączenie obu sond od modułu transportowego. Instrument MERTIS na pokładzie BepiColombo, opracowany pod kierownictwem DLR wraz z Instytutem Planetologii Uniwersytetu w Münster, dostarczy znacznie precyzyjniejszych i bardziej szczegółowych danych podczerwonych.
– Nasze badanie stanowi podstawę do jak najdokładniejszego określenia zawartości dwutlenku krzemu na powierzchni Merkurego na podstawie pomiarów BepiColombo – podsumował Renggli.
Źródło: Max Planck Institute
Czytaj też: Tajemnica chmur Wenus! Naukowcy od lat nie potrafią wyjaśnić tego zjawiska!
Grafika tytułowa: NASA / Unsplash
