Под корой Меркурия могут скрываться металлические частицы

Фото из открытых источников

Используя новую лабораторную калибровку, исследователи планет в Германии создали самую надежную на сегодняшний день карту концентрации диоксида кремния (SiO₂) на поверхности Луны, а также первую оценку содержания диоксида кремния в Меркурии. Их исследование основано на спектральной характеристике Кристиансена (Christiansen Feature, CF), спектральном признаке в среднем инфракрасном диапазоне, который предсказуемо изменяется в зависимости от содержания диоксида кремния в материале. Результаты нового исследования опубликованы в журнале Planetary Research.

«Концентрация кремнезема в материалах поверхности планет является фундаментальным геохимическим индикатором, используемым для определения природы и эволюции планетной коры», — заявили Кристиан Ренггли из Института исследований Солнечной системы им. Макса Планка и его коллеги.

Это первичный показатель состава горных пород и определения литологии, коррелирующий с ключевыми минеральными ассоциациями и служащий индикатором минералогии и степени магматической дифференциации.

Однако определение концентрации кремнезема на Луне и Меркурии с помощью дистанционного зондирования оказалось сложной задачей.

В рамках своего нового исследования ученые синтезировали семь образцов стекла с экстремальным диапазоном содержания диоксида кремния, от 0,5% до 97,6%.

Затем они использовали эти стекла для уточнения математической зависимости между положением CF и содержанием кремнезема.

«Стеклянные шарики выполняют функцию, аналогичную калибровочным гирькам на весах», — сказала Ирис Вебер из Университета Мюнстера. «Их вес точно известен. Поэтому они позволяют нам правильно интерпретировать показания весов. Аналогично, стеклянные бусины позволяют нам сделать правильные выводы из свойств инфракрасного излучения».

Применив эту калибровку к глобальным данным, полученным с помощью прибора Diviner, установленного на лунном орбитальном аппарате NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, ученые создали карту содержания кремнезема, подтверждающую хорошо известное разделение Луны на бедные кремнеземом базальты морских морей (в среднем менее 46%) и более богатые кремнеземом высокогорные районы (около 51%).

Их подход позволил обнаружить необычно высокие концентрации — до 76% кремнезема — в необычных вулканических образованиях, включая купола Груйтхайзена, Ханстин-Альфа и массив Ласселл, местах, которые давно считались похожими на земные риолитовые купола, но которые ранее никогда не были так точно количественно оценены с орбиты.

Авторы подтвердили свои результаты, сравнив их с образцами почвы и горных пород, полученными в ходе миссий «Аполлон», «Луна» и «Чанъэ», и обнаружили в целом хорошее совпадение.

По словам исследователей, польза от калибровки распространяется не только на Луну.

Применив этот метод к данным инфракрасных измерений Меркурия, проведенных на Земле несколько десятилетий назад, исследователи оценили, что внутренняя поверхность планеты содержит лишь около 37% кремнезема — что значительно ниже более ранних оценок, полученных на основе данных космического аппарата MESSENGER.

Полученные данные указывают на то, что часть кремния на Меркурии может существовать в необычных металлических или карбидных формах, а не в типичных силикатных минералах.

«Луна для нас — своего рода ориентир, а также важный концептуальный шаг на пути к Меркурию», — говорит Ренгли. «Наши результаты показывают, что вулканические породы на Меркурии образовались из более глубоко расплавленного мантийного материала, чем предполагалось ранее».

Новый метод команды окажется особенно ценным, когда прибор MERTIS европейско-японской миссии BepiColombo начнет детальное наблюдение за Меркурием после перехода в научную фазу в 2027 году, и может даже помочь охарактеризовать поверхности каменистых экзопланет, наблюдаемых космическим телескопом Джеймса Уэбба, принадлежащим NASA/ESA/CSA.

«Теперь мы надеемся подтвердить низкое содержание диоксида кремния на поверхности Меркурия, используя данные миссии BepiColombo Европейского космического агентства», — заявили ученые. «В ноябре этого года космический аппарат, состоящий из двух разделяемых зондов, предоставленных ЕКА и Японским космическим агентством (JAXA) соответственно, должен выйти на орбиту вокруг малой планеты».