Жидкие недра Меркурия подсунули магнитную проблему

Что сказал бы специалист по твёрдым ядрам барон Мюнхгаузен, если бы ему сообщили, что ядра могут быть жидкими? Он сразу посчитал бы это враньём. Однако недавно учёные заявили, что ядро Меркурия в действительности жидкое, махом разрешив проблему, терзавшую астрономов тридцать с лишним лет. Правда ли это? Будем разбираться.

Меркурий, самая близка к Солнцу планета, известен издревле — с тех пор как человек стал внимательно рассматривать ночное небо. Но по разным причинам до всестороннего исследования планеты всё не доходили руки, и только в 1973 году люди догадались отправить к нему аппарат Mariner 10. В 1974-м и в 1975-м он подлетел к Меркурию на минимальное расстояние, наделав множество снимков и проведя кучу других важных измерений.

Всё это очень интересно, но когда астрономы обрабатывали полученные данные, они узнали, что у Меркурия удивительно слабое магнитное поле — в сотню раз слабее, чем у Земли. И крепко над этим задумались.

“Учёные не ожидали, что у Меркурия будет такое магнитное поле, — сказал по этому поводу профессор университета Корнелла (Cornell University) Жан-Люк Марго (Jean-Luc Margot). – Считалось, что магнитные поля планет связаны с их жидкими ядрами, и феномен Меркурия объясняли тем, что планета слишком мала, чтобы иметь расплавленное ядро”.

Соответственно, появилось и предположение о строении Меркурия. Учёные посчитали, что в таком случае у этой планеты должна быть мантия, состоящая из силикатов, окружающая твёрдую железную сердцевину. Именно твёрдую – ибо такие мелкие планеты после формирования должны остывать очень быстро. Впрочем, многие теоретики посоветовали не спешить с выводами.

Изображение планеты, полученное в 1970-х годах с помощью аппарата Mariner 10 из множества снимков, которые охватили не всю поверхность. Поэтому здесь Меркурий немного лысоват 

Однако некоторые исследователи сразу же сдались, заявив, что выяснить правду получится только тогда, когда прямо на место (температура в котором, кстати, в зависимости от времени суток скачет от — 180 до + 430 градусов по Цельсию) “примеркурится” какой-нибудь исследовательский зонд.

Но ждать этого долго, посему в 2002 году Жан-Люк Марго и его коллеги не выдержали и стали изучать недра Меркурия прямо с Земли (к слову, Марго должен быть вам уже известен своими изысканиями по части YORP— раскрутки). И вот чем они занялись.

Исследователи решили разобраться с проблемой Меркурия с помощью радаров. А основным средством изучения стала мощная антенна GSSR (Goldstone Solar System Radar), принадлежащая NASA, точнее — его Лаборатории реактивного движения (JPL). Антенна служила источником сигнала. Эхо ловила она же, а также радиотелескоп Роберта Бёрда (Robert C. Byrd Green Bank Telescope — GBT).

Вся эта техника использовалась для вычислений скорости вращения Меркурия, точность которых составила порядка тысячной доли процента, что вполне надёжно.

Художественное изображение процесса исследования. Для наглядности тут показаны орбиты: 1 – Земли, 2 – Меркурия , 3 – Венеры и точки наблюдения на Земле: 4 – GSSR и 5 – GBT 

Когда планета крутится, происходят некоторые колебания оси её вращения. По характеру этих отклонений можно определить, является планета сплошь твёрдой, или она жидкая внутри. И вот, после пяти лет, в течение которых Марго с командой сделал два десятка тщательных наблюдений, учёный пришёл к выводу, что планета не “сплошная”, а внутри её находится жидкое ядро.

В итоге астрономы точно знают, что ядро жидкое – с этим всё, вроде бы, ясно. Но в результате данного открытия появилась новая проблема – теперь совсем непонятно, почему магнитное поле такое хилое, если ядро “способствует” сильному полю. Насчёт магнетизма Меркурия сам Марго выводов пока не сделал.

Словом, это исследование, с одной стороны, помогло науке, а с другой – опять поставило учёных мужей в тупик.

Зато профессор высказал предположение о том, почему ядро, которое, по идее уже остыло, так и не затвердело. Он выдвинул гипотезу о том, что в глубочайшие меркурианские недра могли попасть какие-нибудь вещества (например, сера), которые существенно снизили температуру плавления. В результате оно охладилось, но в твёрдую фазу перейдёт ещё не скоро.

Глядя на этот снимок, можно подумать, что внутри Меркурия обнаружен гигантский апельсин, но это не так. В самом деле оранжевая часть – это ядро, которое находится в расплавленном состоянии. Вероятно, размер жидкой части примерно такой, как на рисунке, но точнее это можно будет узнать только при дальнейших исследованиях

А о подробностях всего этого Марго доложил в статье для Science. Чему, судя по обложке последнего номера, редакция журнала очень обрадовалась. К этому Марго добавил, что химический состав глубин Меркурия может сообщить много чего ценного о его формировании. Равно как и других планет – особенно тех, которые могут оказаться обитаемыми.

Жан-Люк Марго иллюстрирует открытие. Сырое яйцо – справа от вас; это, условно говоря, Меркурий с жидким ядром. Варёное – слева; это какая-нибудь другая планета. И если их раскрутить, то вращаться и колебаться при этом они будут по-разному. Этот нехитрый и, как видно, очень смешной эксперимент с яйцами вы можете повторить самостоятельно, при необходимости намазав их “Блендамедом” (фото Lindsay France/Cornell University Photography). 

Надо сказать, что у Меркурия полно других нерешённых вопросов. Отвечать на них NASA несколько лет назад послало космического курьера – зонд Messenger. Долетит он туда только в 2008 году, а на устойчивую орбиту Меркурия выйдет совсем нескоро — лишь в 2011-м. Однако именно на этот аппарат возлагает надежды Марго.

Проще говоря, профессор намекнул, что будет терпеливо ждать ещё четыре года. Ну что ж, тогда и мы последуем его примеру. Так и быть.

 

Художественное, очень художественное изображение зонда Messenger, летящего сейчас по направлению к Меркурию