حل اللغز: عطارد لديه قلب صلب

الزئبق كما يراه MESSENGER بلون زائف ، لتعزيز بصريًا الاختلافات الكيميائية والمعدنية والفيزيائية بين الصخور التي تشكل سطح الزئبق. الصورة عن طريق وكالة ناسا / مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز (JHUAPL) / معهد كارنيجي للعلوم (CIS).

عطارد ، أصغر كوكب في نظامنا الشمسي والأقرب إلى الشمس ، لا يشبه الأرض كثيرًا من الخارج ، لكن في أعماقها قصة مختلفة. من المعروف منذ فترة طويلة أن عطارد لديه نواة خارجية سائلة معدنية ، كما يفعل الأرض ، لكن علماء الكواكب لم يعلموا ما إذا كان عطارد يشبه الأرض أيضًا في وجود لب داخلي صلب. بفضل التحليل الجديد للبيانات من مهمة MESSENGER ، اتضح أن جوهر ميركوري قوي. إنها أيضًا بنفس حجم اللب الداخلي للأرض ، على الرغم من أن عطارد نفسها أصغر بكثير من الأرض.

تم نشر النتائج الجديدة التي استعرضها النظراء في رسائل الأبحاث الجيوفيزيائية في 15 أبريل 2019.

وفقًا لأنطونيو جينوفا بجامعة سابينزا في روما:

لا يزال الجزء الداخلي من عطارد نشطًا ، وذلك بسبب القلب المنصهر الذي يشغل المجال المغناطيسي الضعيف للكوكب ، نسبة إلى الأرض. لقد تم تبريد باطن ميركوري بشكل أسرع من كوكبنا. قد يساعدنا الزئبق في توقع كيف سيتغير المجال المغناطيسي للأرض مع تبريد القلب.

قاد جينوفا مشروع البحث أثناء وجوده في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند.

شكل توضيحي للداخلية من عطارد ، يُظهر النواة الداخلية الصلبة والنواة الخارجية المنصهرة. الصورة عن طريق أنطونيو جينوفا.

يعتبر الزئبق كرة غريب بعض الشيء مقارنة بالكواكب الصخرية الأخرى في النظام الشمسي ، حيث يملأ قلبه حوالي 85 بالمائة من حجم الكوكب بأكمله - أكثر بكثير من قلب أي من الكواكب الصخرية الأخرى ، بما في ذلك الأرض . فقط لماذا هذا ، لا يزال مجهولا.

ولكن يبدو الآن أن هناك سؤالًا آخر - سواء كان اللب الداخلي لعطارد صلب أم سائل - قد تمت الإجابة عليه أخيرًا. إذاً كيف فعل جينوفا وفريقه ذلك؟

استخدموا بيانات من عدة ملاحظات حول عطارد من مركبة MESSENGER الفضائية ، التي كانت تدور حول الكوكب من عام 2011 إلى عام 2015. وفرت دوران الكوكب وثقله القرائن اللازمة لإيجاد لغز اللب الداخلي للكوكب. بحث الباحثون عن شذوذ الجاذبية - المناطق التي توجد فيها زيادة أو نقصان في الكتلة - باستخدام بيانات الراديو من MESSENGER. تم العثور على تشوهات الجاذبية مماثلة على القمر لدينا ، على سبيل المثال.

الزئبق يدور ببطء أكبر بكثير من دوران الأرض - يوم واحد في عطارد يساوي حوالي 58 يومًا من الأرض - وكانت التغيرات التي تمت ملاحظتها مسبقًا كافية لتحديد أن الكوكب له نواة خارجية منصهرة. ولكن هذا لم يكن كافيا لمعرفة طبيعة النواة الداخلية. هذا هو المكان الذي جاء فيه تحليل الجاذبية. من خلال النظر في كيفية تسارع المركبة الفضائية تحت تأثير جاذبية عطارد ، وخاصة خلال المدارات ذات الارتفاع المنخفض ، يمكن للعلماء أن يأخذوا قياسات أكثر دقة للجزء الأعمق من القلب.

مقارنة التصميمات الداخلية للأرض والمريخ والقمر (مفهوم الفنان). تظهر الأبحاث الجديدة أن عطارد يتمتع بنواة داخلية صلبة مثل الأرض. الصورة عبر وكالة ناسا / JPL-Caltech.

أظهرت النتائج أن الزئبق يجب أن يحتوي على نواة حديد داخلية كبيرة صلبة ، تقدر بحوالي 1260 ميلًا (2،000 كم). هذا يعني أنه يشكل حوالي نصف مركز ميركوري بالكامل ، والذي يبلغ عرضه حوالي 2.440 ميل (4000 كم). يصل عمق النواة الداخلية الصلبة للأرض إلى حوالي 1500 ميل (2400 كيلومتر) ، وهو ما يزيد قليلاً عن ثلث قلب هذا الكوكب بأكمله.

استغرق الأمر العديد من أنواع البيانات المختلفة لتحقيق هذه النتيجة ، كما أوضح إيروان مازاريكو ، عالم الكواكب في جودارد والمؤلف المشارك للدراسة الجديدة:

كان علينا أن نجمع المعلومات من العديد من المجالات: الجيوديسيا ، والكيمياء الجيولوجية ، والميكانيكا المدارية والجاذبية لمعرفة البنية الداخلية لعطارد.

كما لاحظت جينوفا:

يوضح مثل هذا التصلب المتقدم للنواة كيف أن الجزء الأعمق من عطارد يشبه ذلك الجزء من الأرض: فهم طبيعة وتطور البنية الداخلية للكواكب الأخرى أمر ضروري لتعزيز معرفتنا بمستقبل الأرض. كل جزء جديد من المعلومات حول نظامنا الشمسي يساعدنا على فهم الكون الأكبر.

مفهوم الفنان MESSENGER يدور حول عطارد. وبدون تحليل المركبة الفضائية ، لما كان العلماء قادرين على تحديد تركيبة اللب الداخلي للكوكب. Image عبر ناسا / جامعة جونز هوبكنز مختبر الفيزياء التطبيقية / معهد كارنيجي للعلوم.

هذه النتائج الجديدة حول عطارد ليست فقط ذات أهمية علمية كبيرة ، ولكنها أيضًا تسلط الضوء على مدى أهمية المهمات الآلية في استكشاف النظام الشمسي. لن يكون نوع البيانات التي أخذتها MESSENGER ممكنًا من الأرض - فقط من خلال الاقتراب من سطح الكوكب كان العلماء قادرين على معرفة ما يشبه عطارد في جوهره الأعمق ، واكتشفوا أن قلبه صلب.

خلاصة القول: سيساعد التعرف على النواة الداخلية لعطارد العلماء على اكتساب المزيد من المعرفة ليس فقط حول كيفية تكوين عطارد وتطوره ، ولكن أيضًا حول الكواكب الصخرية الأخرى في نظامنا الشمسي - بل وحتى الكواكب الخارجية الصخرية التي تدور حول النجوم البعيدة.

المصدر: دليل جيوديسي على أن الزئبق له قلب داخلي صلب

Via Sapienza Università di Roma

عبر AGU 100