Повърхността на Меркурий изглежда съдържа значително по-малко силициев диоксид, отколкото изследователите са предполагали по-рано. Нов анализ определя съдържанието на съединението на около 37 процента от масата, до 25 процента под по-ранните оценки. Това откритие предполага, че вулканичните скали на планетата може да са се образували от мантиен материал, който се е разтопил по-дълбоко, отколкото се е предполагало.

Резултатът предлага нов поглед към вулканичната история, която е много различна от тази на Земята. Меркурий, най-малката планета и най-близката до Слънцето, вероятно се е охладил рано. Вулканичната му активност до голяма степен е престанала около един милиард години след образуването на планетата, оставяйки след себе си солидна, непрекъсната кора. Земята, за разлика от това, остава геологично активна чрез вулканизъм и тектоника на плочите. Подробностите за това как ранната активност на Меркурий е довела до повърхността, която се вижда днес, все още са несигурни.

Изследователи от Института за изследване на слънчевата система „Макс Планк“ и университетите в Мюнстер и Гьотинген в Германия са определили съдържанието на силициев диоксид в Меркурий с по-голяма точност от възможното преди.

Силициевият диоксид, съставен от един силициев атом и два кислородни атома, е често срещан на Земята. Среща се в чиста форма като пясък и съставлява значителни части от вулканични скали, включително базалт, андезит и гранит, някои от които съдържат до 75 процента силициев диоксид.

Меркурий изглежда е различен.

„Нашите открития показват, че вулканичните скали на Меркурий са се образували от по-дълбоко разтопен мантиен материал, отколкото се предполагаше досега“, каза Кристиан Ренгли, водещ автор на новото изследване и ръководител на изследователската група „Експериментална лаборатория Магмен океан“ в MPS.

Обяснението се крие в това как мантията на младата планета се променя, докато тя се охлажда. Първите скали, които се втвърдяват, премахват относително малко силициев диоксид от останалия разтопен материал. С продължаващото охлаждане силициевият диоксид се концентрира все повече в стопилката, така че лавата, достигаща до повърхността по-късно, може да съдържа повече от него. Следователно относително ниското съдържание на силициев диоксид на повърхността на Меркурий показва високи температури във вътрешността на планетата.

Изследователите отбелязват друга възможност. Меркурий може някога да е имал повече силициев диоксид в кората си и постепенно да е губил кислород с течение на времето.

Определянето кое обяснение е правилно е трудно, защото учените нямат части от Меркурий, които да анализират директно. Нито един спускаем апарат не е достигнал повърхността му и никакви скални проби не са върнати на Земята. Вместо това изследователите трябва да направят извод за състава на планетата от дистанционни наблюдения, направени от телескопи и космически кораби.

Инфрачервеното лъчение, идващо от повърхността на Меркурий, предоставя един от начините да се направи това. Но преди тези измервания да могат да бъдат превърнати в оценки за количеството силициев диоксид, изследователите се нуждаеха от надежден начин за калибрирането им.

Те започнали в лабораторията, като направили малки стъклени мъниста с диаметър около половин милиметър (0,02 инча), всяко с прецизно контролирано количество силициев диоксид. След това измерили инфрачервените свойства на тези проби.

„Стъклените мъниста изпълняват подобна функция на калибровъчните тежести на кантар“, обяснява Ирис Вебер от университета в Мюнстер. „Теглото им е известно точно. Следователно те ни позволяват правилно да интерпретираме баланса на кантара. По подобен начин стъклените мъниста ни позволяват да направим правилните заключения от свойствата на инфрачервеното лъчение.“

Преди да приложи калибрирането към Меркурий, екипът го тества върху много по-голяма естествена цел с измервания, които могат да бъдат проверени независимо: Луната.

Лунният разузнавателен орбитален апарат на НАСА, който обикаля Луната от 2009 г., е картографирал инфрачервеното лъчение от повърхността ѝ с висока пространствена резолюция. Използвайки тези наблюдения, изследователите са създали първата пълна карта на силициевия диоксид по лунната повърхност.

От решаващо значение е, че те са могли да сравнят резултатите с действителни лунни скали, върнати на Земята от различни места чрез мисии с и без екипаж. Споразумението е предоставило тест за връзката, която са установили между инфрачервеното лъчение и съдържанието на силициев диоксид.

„Луната е един вид ориентир за нас – и важен концептуален стъпало по пътя ни към Меркурий“, каза Кристиан Ренгли, първи автор и ръководител на изследователската група „Експериментална лаборатория Магмени океани“ в MPS.

Едва след като методът е преминал този лунен тест, изследователите са го приложили към инфрачервени наблюдения на Меркурий. Тези данни включват измервания, събрани с телескопа Бок в обсерваторията Стюард в Аризона.

Изследователите сега се надяват, че мисията BepiColombo на ESA ще предостави независим тест за неочаквано ниското съдържание на силициев диоксид в Меркурий. Космическият апарат, който се състои от две отделни сонди, предоставени от ESA и JAXA, е планиран да влезе в орбита около Меркурий през ноември 2026 г. Очаква се инструментът MERTIS на BepiColombo, разработен и построен под ръководството на DLR съвместно с Института по планетология към Университета в Мюнстер, да събира инфрачервени измервания със значително по-голяма прецизност и пространствена резолюция.

Снимка: Unsplash/ESA/ATG medialab; Mercury: NASA/JPL/MPS / hormesdesign.de

Виж още: 400 пъти по-скъпата памет в iPhone 18 Pro се очаква да вдигне драстично цената на модела