Naučnici pretpostavljaju da Merkur opasava sloj od 15 kilometara čistih dijamanata

Nove simulacije sugeriraju da se ispod površine Merkura možda krije sloj dijamanata debljine do 15 kilometara. Iako se ovi dijamanti vjerovatno ne mogu iskopati, mogli bi pomoći u razotkrivanju nekih od najvećih misterija ove planete.

Merkur je prepun neobičnosti. Ima magnetsko polje, iako je slabije od Zemljinog, što je neočekivano s obzirom na malu veličinu planete i njen geološki neaktivni izgled. Površina Merkura također ima neobično tamne mrlje koje je NASA-ina Messenger misija identificirala kao grafit, oblik ugljika. Ova karakteristika je pobudila znatiželju Yanhaoa Lina, naučnika sa Centra za napredna istraživanja visokog pritiska i tehnologije u Pekingu, koji je koautor studije.

"Ekstremno visok sadržaj ugljika na Merkuru naveo me da pomislim da se unutar planete dogodilo nešto posebno", izjavio je Lin.

Unatoč ovim neobičnostima, naučnici pretpostavljaju da je Merkur vjerovatno formiran na sličan način kao i ostale terestričke planete: hlađenjem vrućeg okeana magme bogatog ugljikom i silikatima. Prvo su se metali koagulirali unutar tog okeana, formirajući centralnu jezgru, dok je preostala magma kristalizirala u srednji plašt i vanjsku koru planete.

Dugi niz godina, istraživači su smatrali da su temperatura i pritisak u plaštu bili dovoljno visoki da se ugljik formira u grafit, koji bi, budući da je lakši od plašta, plutao na površini. Međutim, studija iz 2019. godine sugerira da je plašt Merkura možda 50 kilometara dublji nego što se ranije mislilo. To bi značajno povećalo pritisak i temperaturu na granici između jezgre i plašta, stvarajući uslove u kojima bi se ugljik mogao kristalizirati u dijamante.

Kako bi istražili ovu mogućnost, tim belgijskih i kineskih istraživača, uključujući Lina, stvorio je hemijske smjese koje uključuju željezo, silicij i ugljik. Ove smjese, slične sastavu određenih vrsta meteorita, trebale su imitirati okean magme mladog Merkura. Također su dodali različite količine željeznog sulfida, budući da je površina Merkura danas bogata sumporom.

Korištenjem presa s više nakovanja, tim je podvrgnuo hemijske smjese pritiscima od 7 gigapaskala – otprilike 70.000 puta većim od pritiska Zemljine atmosfere na nivou mora – i temperaturama do 1.970 stepeni Celzijusa. Ovi ekstremni uslovi simuliraju one duboko unutar Merkura.

Osim eksperimentalnog rada, istraživači su koristili računalne modele kako bi dobili preciznije mjere pritiska i temperature na granici jezgre i plašta Merkura te simulirali fizičke uslove pod kojima bi grafit ili dijamant bili stabilni. Prema Linu, ovakvi modeli nam pomažu razumjeti osnovne strukture unutrašnjosti planete.

Eksperimenti su pokazali da su minerali poput olivina vjerovatno formirani u plaštu – što je u skladu s prethodnim studijama. Međutim, tim je također otkrio da dodavanje sumpora uzrokuje kristalizaciju smjese samo na mnogo višim temperaturama, što je povoljnije za formiranje dijamanata. Računalne simulacije pokazale su da bi se, pod ovim uvjetima, dijamanti mogli kristalizirati kad se unutrašnja jezgra Merkura učvrstila. Budući da su dijamanti manje gusti od jezgre, plutali bi do granice između jezgre i plašta. Prema proračunima, sloj dijamanata mogao bi biti debljine oko 15 kilometara.

Iako eksploatacija ovih dijamanata nije izvodljiva zbog ekstremnih temperatura i dubine na kojoj se nalaze, ovi dragulji su važni iz drugog razloga: mogli bi biti odgovorni za magnetsko polje Merkura. Dijamanti mogu pomoći u prijenosu topline između jezgre i plašta, stvarajući temperaturne razlike i uzrokujući kovitlanje tečnog željeza, što bi moglo stvoriti magnetsko polje.

Ovi rezultati mogli bi pomoći u objašnjavanju kako evoluiraju planete bogate ugljikom, uključujući i egzoplanete. Procesi koji su doveli do formiranja sloja dijamanata na Merkuru mogli su se dogoditi i na drugim planetama, potencijalno ostavljajući slične tragove.

Nove tragove mogla bi donijeti misija BepiColombo, zajednička misija Evropske svemirske agencije i Japanske agencije za istraživanje svemira. Lansirana 2018. godine, letjelica bi trebala započeti orbitiranje Merkura 2025. godine, pružajući dodatne podatke koji bi mogli potvrditi ili opovrgnuti ova otkrića.