Новая гипотеза происхождения Меркурия объясняет его уникальное строение

Меркурий — самая маленькая планета Солнечной системы и ближайшая к Солнцу. Испещренный кратерами скалистый мир на первый взгляд напоминает нашу Луну. Из-за особенностей орбиты он испытывает экстремальные перепады температур: от −180 °C ночью до 430 °C днем. Меркурий совершает полный оборот вокруг Солнца за 88 земных дней и медленно вращается вокруг своей оси. Несмотря на близость к светилу, на его полюсах в постоянно затененных кратерах сохраняется лед. Мы многое знаем о Меркурии, но одна загадка оставалась нераскрытой — история его формирования.

Сложности в объяснении образования Меркурия вызывает его необычное строение: большое железное ядро (~70% массы) и тонкая мантия. Логичную версию об испарении внешних слоев под влиянием испепеляющего Солнца опроверг зонд MESSENGER, обнаруживший легкие элементы на поверхности планеты.

С тех пор господствовала гипотеза о столкновении Меркурия с неким небесным телом, которое в буквальном смысле сорвало с него мантию.

Все предыдущие исследования рассматривали удары о прото-Меркурий небольших объектов, однако, как показывают современные компьютерные модели, в трети всех столкновений в ранней Солнечной системе участвовали тела схожего размера. Именно такое событие могло стать ключевым моментом в геологической истории Меркурия.

Ученые во главе с Патриком Франко из Национальной обсерватории Бразилии провели компьютерное моделирование таких столкновений. С результатами можно ознакомиться в статье на сервере препринтов arXiv.

В симуляциях фигурировал прото-Меркурий массой около 0,13 массы Земли и с 30%-ным содержанием железа, который сталкивался с телами разной массы и состава. Меняя скорость удара (от 2,8 до 3,8 взаимной скорости убегания) и угол столкновения, ученые смоделировали сценарии, типичные для ранней Солнечной системы, сфокусировавшись на поиске таких, которые могли бы привести к появлению планеты с массой и составом, как у Меркурия.

Исследователи провели три серии компьютерных симуляций. В первой, с использованием стандартных параметров удара, создать аналог Меркурия не удалось. Во второй серии угол столкновения был уменьшен, чтобы сделать удар более разрушительным, и результаты оказались многообещающими. Однако наиболее успешной стала третья серия, после чего параметры дополнительно уточнили.

В финальной симуляции остаточная планета оказалась всего на 5% массивнее современного Меркурия, а доля железного ядра составила 0,65–0,75.

Ученые пришли к выводу, что Меркурий с его параметрами вполне мог возникнуть в результате столкновения с планетой схожей массы, произошедшего по касательной — прямой удар потребовал бы слишком эксцентричных орбит, что маловероятно.

Небесные алмазы: под поверхностью Меркурия может скрываться толстый слой драгоценных минералов

Морщины на поверхности Меркурия говорят о том, что планета все еще сжимается