آیا یک گنج عظیم در «عطارد» پنهان شده است؟

شبیه سازی های جدید نشان می دهد که ممکن است یک لایه الماس به ضخامت نه مایل در اعماق سطح عطارد کمین کرده باشد. بعید است که این الماس ها برای ساخت جواهرات گران قیمت استخراج شوند، اما کشف آنها ممکن است به حل برخی از بزرگترین اسرار سیاره کمک کند.

یک مطالعه جدید نشان می دهد که عطارد ممکن است لایه ضخیمی از الماس در صدها مایل زیر سطح خود داشته باشد. این یافته ها که در ۱۴ ژوئن در مجله Nature Communications منتشر شد، ممکن است به حل اسرار مربوط به ترکیب سیاره و میدان مغناطیسی عجیب آن کمک کند.

عطارد پر از رمز و راز است. یکی از آنها میدان مغناطیسی است. اگرچه میدان مغناطیسی آن بسیار ضعیف تر از زمین است، اما این غیرمنتظره است زیرا این سیاره کوچک است و به نظر می رسد که از نظر زمین شناسی غیرفعال است. عطارد همچنین دارای تکه‌های تیره غیرمعمولی بر روی سطح خود است که مأموریت MESSENGER ناسا آن‌ها را گرافیت، نوعی کربن، شناسایی کرد.

این ویژگی اخیر همان چیزی است که کنجکاوی Yanhao Lin، دانشمند کارکنان مرکز تحقیقات پیشرفته علم و فناوری فشار بالا در پکن و یکی از نویسندگان این مطالعه را برانگیخت. او در بیانیه ای گفت: محتوای کربن بسیار بالای جیوه باعث شد متوجه شوم که ممکن است اتفاق خاصی در داخل آن افتاده باشد.

علیرغم عجیب و غریب عطارد، دانشمندان فکر می کنند که احتمالاً مانند سایر سیارات زمینی شکل گرفته است: از خنک شدن یک اقیانوس ماگمایی داغ. در مورد عطارد، این اقیانوس احتمالاً سرشار از کربن و سیلیکات بود. ابتدا فلزات داخل جامد شدند و یک هسته مرکزی را تشکیل دادند، در حالی که ماگمای باقی مانده در گوشته میانی و پوسته بیرونی سیاره متبلور شد.

برای سال‌ها، محققان فکر می‌کردند که دما و فشار گوشته به اندازه‌ای بالاست که کربن بتواند گرافیت را تشکیل دهد که به دلیل سبک‌تر بودن از گوشته به سطح شناور می‌شود. اما یک مطالعه در سال ۲۰۱۹ نشان داد که گوشته عطارد ممکن است ۵۰ کیلومتر عمیق تر از آنچه قبلا تصور می شد باشد. این به طور قابل توجهی فشار و دما را در مرز بین هسته و گوشته افزایش می دهد و شرایطی را ایجاد می کند که کربن می تواند به الماس تبدیل شود.

برای بررسی این احتمال، تیمی از محققان بلژیکی و چینی، از جمله لین، مخلوط‌های شیمیایی حاوی آهن، سیلیس و کربن تهیه کردند. تصور می‌شود که چنین مخلوط‌هایی که از نظر ترکیبی شبیه به انواع خاصی از شهاب‌سنگ‌ها هستند، شبیه اقیانوس ماگمای نوزاد عطارد هستند. محققان همچنین این مخلوط ها را در مقادیر مختلف سولفید آهن غوطه ور کردند. آنها دریافتند که اقیانوس ماگما حاوی بارهای گوگرد است، مشابه سطح غنی از گوگرد عطارد امروزی.

این تیم با استفاده از پرس چند سندان، مخلوط های شیمیایی را تحت فشارهای خردکننده ۷ گیگا پاسکال (تقریبا ۷۰۰۰۰ برابر فشار جو زمین در سطح دریا) و دمای تا ۱۹۷۰ درجه سانتیگراد قرار دادند. این شرایط شدید شرایط را در اعماق عطارد شبیه سازی می کند.

علاوه بر این، محققان از مدل‌های رایانه‌ای برای اندازه‌گیری دقیق‌تر فشار و دما در مرز بین هسته و گوشته عطارد، علاوه بر شبیه‌سازی شرایط فیزیکی که در آن گرافیت یا الماس پایدار هستند، استفاده کردند. به گفته لین، چنین مدل های کامپیوتری ساختارهای اساسی درون یک سیاره را به ما نشان می دهند.

نموداری که لایه الماس فرضی را در مرز هسته و گوشته عطارد نشان می دهد.

آزمایشات نشان داد که احتمالاً مواد معدنی مانند الیوین در گوشته تشکیل شده است که این یافته با مطالعات قبلی مطابقت دارد. با این حال، تیم دریافت که افزودن گوگرد به مخلوط شیمیایی باعث جامد شدن آن تنها در دماهای بسیار بالاتر می شود. چنین شرایطی برای تشکیل الماس مساعدتر است. در واقع، شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای این تیم نشان داد که در این شرایط اصلاح‌شده، الماس‌ها ممکن است با جامد شدن هسته درونی عطارد متبلور شده باشند و از آنجایی که چگالی کمتری نسبت به هسته داشتند، تا مرز هسته و گوشته شناور شدند. محاسبات نشان داد که الماس ها در صورت وجود لایه ای با ضخامت متوسط ​​حدود ۱۵ کیلومتر تشکیل می دهند.

با این حال، استخراج این جواهرات امکان پذیر نیست زیرا جدا از دمای شدید سیاره، الماس ها بسیار عمیق هستند (حدود ۴۸۵ کیلومتر زیر سطح). اما این جواهرات به دلیل دیگری مهم هستند: آنها ممکن است مسئول میدان مغناطیسی عطارد باشند. لین توضیح داد که الماس ممکن است به انتقال گرما بین هسته و گوشته کمک کند و باعث اختلاف دما و چرخش آهن مایع شود و در نتیجه میدان مغناطیسی ایجاد شود.

نتایج همچنین می تواند به توضیح چگونگی تکامل سیارات فراخورشیدی غنی از کربن کمک کند. لین گفت: «فرآیندهایی که منجر به تشکیل یک لایه الماس بر روی عطارد شد، ممکن است در سیارات دیگر رخ داده باشد و به طور بالقوه امضاهای مشابهی بر جای بگذارد.

سرنخ های بیشتری ممکن است از BepiColombo، یک ماموریت مشترک بین آژانس فضایی اروپا و آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن بدست آید. این فضاپیما که در سال ۲۰۱۸ به فضا پرتاب شد، قرار است در سال ۲۰۲۵ به دور عطارد بچرخد.