Меркурий не изглежда като свят, създаден за разкош. Той е малък, очукан, обгорен от слънцето и сив. И все пак далеч под тази тъмна повърхност най-вътрешната до Слънцето планета може да крие едно от по-странните планетарни съкровища в Слънчевата система: слой диаманти, образуван при условия, различни от тези на Земята.

Тази възможност произтича от нов анализ на вътрешността на Меркурий, изграден въз основа на данни от мисията MESSENGER на НАСА и лабораторни експерименти, предназначени да пресъздадат дълбокото минало на планетата. Работата предполага, че въглеродът вътре в Меркурий може да не се намира само под формата на графит, мекият минерал, отдавна свързан с необичайно тъмната кора на планетата. Част от него може да се е превърнала в диамант на границата между мантията и ядрото на Меркурий.

„Изчислихме, че предвид новата оценка на налягането на границата между мантията и ядрото и знаейки, че Меркурий е богата на въглерод планета, въглеродният минерал, който би се образувал на границата между мантията и ядрото, е диамант, а не графит“, казва Оливие Намюр от университета KU Leuven.

Предполагаемият слой не е разпръснат от скъпоценни камъни. Това е дълбоко заровена зона, която според изследователите може да е със средна дебелина от около 14.9 до 18.3 километра, макар това изчисление да е със значителна несигурност.

Учените знаят от години, че повърхността на Меркурий крие улики за необичайна въглеродна история. Спектралните данни от MESSENGER показват, че ниската отражателна способност на планетата, нейната широка тъмнина, идва от широко разпространения графит. Неутронните и гамалъчевите измервания показват, че въглеродът в земната кора е около 2 до 4 тегловни процента, въпреки че по-скорошен повторен анализ предполага, че концентрацията може да е под 1 процент.

И в двата случая въглеродът изглежда е местен за самия Меркурий, а не е доставен главно от външни удари. Тясната връзка между графита и материала от долната кора, разкрит в дълбоки кратери, сочи към вътрешен произход. Това е важно, защото предполага, че Меркурий някога е имал наситен с въглерод магмен океан и че въглеродът е останал важен през най-ранната диференциация на планетата.

Дълго време графитът изглеждаше като очевиден резултат. Според по-ранни модели не се смяташе, че мантията и магменият океан на Меркурий достигат необходимите условия за налягане и температура за стабилизиране на диаманта. Графитът, бидейки по-малко плътен от разтопения силикат, би се издигнал нагоре и би помогнал за образуването на първична кора, подобно на това как леките минерали са помогнали за изграждането на ранната кора на Луната.

Новата хипотеза отваря отново този въпрос, защото оценките за вътрешната структура на Меркурий са се променили.

Използвайки по-нови модели, базирани на гравитацията, екипът преизчисли дълбочината и налягането на границата между ядрото и мантията на Меркурий. По-дълбоката граница означава по-високо налягане, а по-високото налягане променя коя форма на въглерода е предпочитана. Изследователите установиха, че налягането на границата между ядрото и мантията на Меркурий вероятно пада около 5.38 до 5.77 гигапаскала, като най-високата възможна оценка достига 7 гигапаскала.

Това е достатъчно, за да направи проблема с въглерода по-интересен.

За да тества идеята, екипът използва преса с голям обем, за да възпроизведе екстремните условия, очаквани дълбоко в ранния Меркурий. Те нагряват подобни на Меркурий материали до температури до около 3950 градуса по Фаренхайт и изследват как тези материали се топят и кристализират под високо налягане.

Експериментите се фокусират върху съставите на мантията, наподобяващи силикатната част на енстатитовите хондрити, метеорити, считани за подходящи аналози за първичния състав на Меркурий. Те също така отчитат сярата, която се появява в значителни количества на Меркурий и играе основна роля при химически редуцирани условия на планетата.

Оказва се, че тази сяра е от голямо значение.

Чрез понижаване на температурата на ликвидус, температурата, при която магменият океан би започнал да кристализира, сярата е тласнала някои модели в полето на стабилност на диаманта. В случаите без сяра графитът е останал предпочитан. Но със 7 до 11 тегловни процента сяра в силикатната стопилка малка част от моделите налягане-температура са подкрепяли диаманта, особено с охлаждането на магмения океан.

Въпреки това проучването установи, че образуването на диамант директно от магмения океан на Меркурий вероятно е било ограничено.

„Вярваме, че диамантът може да се е образувал чрез два процеса“, каза Намюр. „Първият е кристализацията на магмения океан, но този процес вероятно е допринесъл за образуването само на много тънък диамантен слой на границата между ядрото и мантията. Второ, и най-важното, кристализацията на металното ядро ​​на Меркурий.“

Изследователите отбелязват, че наличието на толкова тънък диамантен слой все още не може да бъде потвърдено недвусмислено от настоящите модели на интериора. Те също така посочват, че ако на границата между ядрото и мантията съществува слой FeS, диамантът ще трябва да бъде разположен спрямо този слой в зависимост от това дали сулфидът е твърд или течен.

Снимка: Unsplash/NASA

Виж още: Ново поколение двигатели, захранвани само от светлина, могат да преодолеят гигантските космически разстояния