Некоторые ученые сравнивают Меркурий с пушечным ядром, потому что его металлическое ядро заполняет почти 85 процентов объема планеты. Это большое ядро - огромное по сравнению с другими каменистыми планетами в нашей солнечной системе – долгое время было одной из самых интригующих загадок Меркурия.
Ученые также задавались вопросом, может ли Меркурий иметь твердое внутреннее ядро.
Открытия твердого внутреннего ядра Меркурия, опубликованные в журнале AGU Geophysical Research Letters, помогают ученым лучше понять Меркурий, но также дают подсказки о том, как образовалась солнечная система и как каменистые планеты меняются с течением времени.
«Внутренняя часть Меркурия все еще активна из-за расплавленного ядра, которое питает слабое магнитное поле планеты по сравнению с земным», – сказал Антонио Генова, доцент Римского университета Ла Сапиенца, который руководил исследованием в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте. , Мэриленд. "Внутреннее пространство Меркурия охлаждается быстрее, чем внутреннее пространство нашей планеты. Меркурий может помочь нам предсказать, как изменится магнитное поле Земли по мере охлаждения ядра."
Чтобы выяснить, из чего состоит ядро Меркьюри, Генова и его коллеги должны были, образно говоря, подобраться поближе. Команда использовала несколько наблюдений миссии НАСА MESSENGER, чтобы исследовать внутреннюю часть Меркурия.
Самое главное, исследователи смотрели на вращение и гравитацию планеты.
Космический корабль MESSENGER вышел на орбиту вокруг Меркурия в марте 2011 года и провел четыре года, наблюдая за этой ближайшей к нашему Солнцу планетой, пока в апреле 2015 года она не была намеренно сброшена на поверхность.
Ученые использовали радионаблюдения от MESSENGER, чтобы определить гравитационные аномалии Меркурия (области локального увеличения или уменьшения массы) и местоположение его полюса вращения, что позволило им понять ориентацию планеты.
Каждая планета вращается вокруг оси, также известной как полюс.
Меркурий вращается намного медленнее, чем Земля, его день длится около 58 земных дней. Ученые часто используют крошечные вариации в способе вращения объекта, чтобы получить подсказки о его внутренней структуре.
В 2007 году радиолокационные наблюдения, проведенные с Земли, показали небольшие сдвиги во вращении Меркурия, называемые либрациями, которые доказали, что часть ядра планеты должна быть жидким расплавленным металлом. Но одного наблюдения за скоростью вращения было недостаточно, чтобы дать четкое представление о том, на что было похоже внутреннее ядро. Ученые задались вопросом, может ли под ними прятаться твердое ядро?
Гравитация может помочь ответить на этот вопрос. «Гравитация – мощный инструмент для изучения недр планеты, потому что она зависит от ее плотности», – сказал Сандер Гуссенс, исследователь NASA Goddard и соавтор нового исследования.
Когда MESSENGER вращался вокруг Меркурия в ходе своей миссии и приближался к поверхности, ученые записали, как космический корабль ускорялся под действием силы тяжести планеты. Структура плотности планеты может создавать незначительные изменения на орбите космического корабля. В более поздних частях миссии MESSENGER пролетел около 120 миль над поверхностью и менее 65 миль в течение последнего года. Последние низковысотные орбиты предоставили самые лучшие данные и позволили Генуе и его команде сделать самые точные измерения внутренней структуры Меркурия из когда-либо сделанных.
Генова и его команда поместили данные из MESSENGER в сложную компьютерную программу, которая позволила им настроить параметры и выяснить, каким должен быть внутренний состав Меркурия, чтобы соответствовать тому, как он вращается, и тому, как космический корабль ускоряется вокруг него. Результаты показали, что для наилучшего соответствия Меркурий должен иметь большое твердое внутреннее ядро. По их оценкам, твердое железное ядро имеет ширину около 1260 миль (2000 километров) и составляет около половины всего ядра Меркурия (около 2440 миль, или почти 4000 километров в ширину). Напротив, твердое ядро Земли составляет около 1500 миль (2400 километров) в поперечнике, занимая чуть более трети всего ядра этой планеты.
«Нам пришлось собрать воедино информацию из многих областей: геодезия, геохимия, орбитальная механика и гравитация, чтобы выяснить, какой должна быть внутренняя структура Меркурия», – сказал Эрван Мазарико, планетолог из НАСА Годдард и соавтор нового исследования.
По словам исследователей, тот факт, что ученым нужно было приблизиться к Меркурию, чтобы узнать больше о его внутренностях, подчеркивает возможность отправки космических кораблей в другие миры.
Такие точные измерения вращения и силы тяжести Меркурия было просто невозможно провести с Земли. Новые открытия о Меркурии практически гарантированно ждут в архивах MESSENGER, и каждое открытие о нашем местном планетарном соседстве дает нам лучшее понимание того, что находится за пределами.
«Каждый новый бит информации о нашей солнечной системе помогает нам понять большую вселенную», – сказал Генова.