Новая теория объясняет удивительное происхождение планеты Меркурий

Меркурий — самая маленькая планета в нашей Солнечной системе и самая близкая к Солнцу. Это каменистый мир с кратерированной поверхностью, которая для нетренированного глаза чем-то напоминает нашу собственную Луну. Параметры его орбиты означают, что он испытывает экстремальные колебания температуры, от -180°C ночью до 430°C в течение дня. Он совершает полный оборот вокруг Солнца каждые 88 земных дней и медленно вращается вокруг своей оси, и, несмотря на свою близость к Солнцу, все еще имеет лед в постоянно затененных кратерах около своих полюсов. Мы знаем о Меркурии довольно много, но один аспект, который ускользнул от нас, — это история его образования.

Понимание формирования Меркурия имеет решающее значение для объяснения его необычной структуры. Исследователи предположили, что уникальная геология планеты могла возникнуть в результате массивного столкновения, которое стерло большую часть ее первоначальной каменистой мантии. В то время как более ранние исследования были сосредоточены на столкновениях между объектами совершенно разных размеров, более поздние компьютерные моделирования показывают, что столкновения между телами схожего размера составляют треть всех столкновений в ранней Солнечной системе. Такое событие могло стать ключевым моментом в геологической истории Меркурия.

В исследовании, недавно опубликованном группой под руководством Патрика Франко из Национальной обсерватории в Бразилии, они использовали компьютерное моделирование, чтобы изучить, как столкновения между объектами схожего размера могут создать планету, подобную Меркурию. Группа использовала конкретный прото-Меркурийный объект с массой около 0,13 массы Земли и 30% железным составом в своих моделированиях, которые сталкивались с целевыми объектами различной массы и содержания железа. Тщательно контролируя скорости удара (в 2,8–3,8 раза превышающие взаимную скорость убегания) и углы, они исследовали сценарии, которые были типичны для ранней Солнечной системы, но сосредоточились на поиске конфигураций, которые могли бы создать планету, соответствующую нынешней массе и составу Меркурия.

Не только Меркурий пострадал от столкновения. Считается, что похожее столкновение привело к образованию Луны, хотя условия были совершенно иными. Художественное представление образования Луны.

Исследователи провели три компьютерных моделирования; в первом наборе, используя стандартные параметры удара, им не удалось создать планету, похожую на Меркурий, во втором запуске было уменьшено значение угла удара для создания более разрушительных столкновений, и результаты были многообещающими. Однако третий запуск был наиболее успешным, поэтому они усовершенствовали свой подход, скорректировав различные параметры удара. Это финальное моделирование дало остаточную планету, которая соответствовала текущей массе Меркурия в пределах 5% и имела долю железного ядра 0,65-0,75 (по сравнению с известным текущим значением 0,7)

Исследование показало, что тщательно контролируемое компьютерное моделирование планетарных столкновений может создать планету, удивительно похожую на Меркурий. Внося поправки в углы столкновения, скорости и массы ударников, исследователи выявили весьма вероятный сценарий происхождения планеты. Их выводы показывают, что столкновения между двумя протопланетами схожего размера в ранней Солнечной системе, вероятно, были ответственны за уникальные характеристики Меркурия.