Το ακριβό μυστικό του Ερμή: Υπόγειο στρώμα με διαμάντια βλέπουν οι επιστήμονες στον πλανήτη

Ένα στρώμα διαμαντιών, πάχους 15 χιλιομέτρων, πιθανόν να βρίσκεται εκατοντάδες χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια του Ερμή, σύμφωνα με νέα μελέτη.

Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στις 14 Ιουνίου στο περιοδικό Nature Communications και μπορεί να βοηθήσουν στην επίλυση μυστηρίων σχετικά με τη σύνθεση και το περίεργο μαγνητικό πεδίο του πλανήτη.

Ο Ερμής διαθέτει μαγνητικό πεδίο. Αν και είναι πολύ πιο ασθενέστερο από το μαγνητικό πεδίο της Γης, ο  μαγνητισμός του είναι ακατανόητος επειδή ο πλανήτης είναι μικρός και φαίνεται να είναι γεωλογικά ανενεργός.

Ο Ερμής διαθέτει επίσης ασυνήθιστα σκοτεινές επιφάνειες που η αποστολή Messenger της NASA αναγνώρισε ως γραφίτη, μια μορφή άνθρακα.

Αυτό το τελευταίο χαρακτηριστικό πυροδότησε την περιέργεια των ερευνητών από το Κέντρο Προηγμένης Έρευνας Επιστήμης και Τεχνολογίας Υψηλής Πίεσης στο Πεκίνο. Η εξαιρετικά υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα του Ερμή, τους έκανε να συνειδητοποιήσουν ότι μάλλον κάτι ασυνήθιστο συνέβη στο εσωτερικό του.

Παρά τις παραξενιές του Ερμή, οι επιστήμονες υποπτεύονται ότι πιθανότατα σχηματίστηκε με τον τρόπο που σχηματίστηκαν και οι υπόλοιποι βραχώδεις πλανήτες: από την ψύξη ενός θερμού ωκεανού μάγματος.

Στην περίπτωση του Ερμή, αυτός ο ωκεανός ήταν πιθανότατα πλούσιος σε άνθρακα και πυριτικά άλατα. Αρχικά, τα μέταλλα υπέστησαν πήξη στο εσωτερικό του, σχηματίζοντας έναν κεντρικό πυρήνα, ενώ το υπόλοιπο μάγμα κρυσταλλώθηκε στον μεσαίο μανδύα και τον εξωτερικό φλοιό του πλανήτη. 

Για χρόνια, οι ερευνητές πίστευαν ότι η θερμοκρασία και η πίεση του μανδύα ήταν αρκετά υψηλές ώστε ο άνθρακας να σχηματίσει γραφίτη, ο οποίος, όντας ελαφρύτερος από τον μανδύα, επέπλεε στην επιφάνεια.

Αλλά μια μελέτη του 2019 πρότεινε ότι ο μανδύας του Ερμή μπορεί να είναι 80 μίλια βαθύτερος από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. Αυτό θα αύξανε σημαντικά την πίεση και τη θερμοκρασία στο όριο μεταξύ του πυρήνα και του μανδύα, δημιουργώντας συνθήκες όπου ο άνθρακας θα μπορούσε να κρυσταλλωθεί σε διαμάντι. 
Για να διερευνήσει αυτή την πιθανότητα, η ομάδα των Βέλγων και Κινέζων ερευνητών, έφτιαξε χημικές ’σούπες που περιείχαν σίδηρο, πυρίτιο και άνθρακα. Τέτοια μείγματα, παρόμοια σε σύνθεση με ορισμένα είδη μετεωριτών, πιστεύεται ότι μιμούνται τον ωκεανό μάγματος του αρχέγονου Ερμή.

Οι ερευνητές έβαλαν επίσης αυτές τις ‘σούπες’ με ποικίλες ποσότητες θειούχου σιδήρου. υπολόγισαν ότι ο ωκεανός μάγματος περιείχε ποσότητες θείου, καθώς η σημερινή επιφάνεια του Ερμή είναι επίσης πλούσια σε θείο. 

Οι ερευνητές υπέβαλαν τα χημικά μείγματα σε πιέσεις σύνθλιψης 7 γιγαπασκάλ – 70.000 φορές περίπου η ατμοσφαιρική πίεση της Γης στο επίπεδο της θάλασσας – και θερμοκρασίες έως 1.970 βαθμούς Κελσίου. Αυτές οι ακραίες συνθήκες προσομοιώνουν εκείνες που επικρατούν βαθιά στο εσωτερικό του Ερμή.

Επιπλέον, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν προσομοιώσεις σε υπολογιστές για να πάρουν ακριβέστερες τιμές της πίεσης και της θερμοκρασίας στο όριο πυρήνα-μανδύα του Ερμή, καθώς επίσης και την προσέγγιση των φυσικών συνθηκών κάτω από τις οποίες ο γραφίτης ή το διαμάντι θα ήταν σταθερά.

Τέτοια υπολογιστικά μοντέλα υπολογιστών, σύμφωνα με τους ερευνητές, μας λένε για τις θεμελιώδεις δομές του εσωτερικού ενός πλανήτη. 

Τα πειράματα έδειξαν ότι ορυκτά όπως η ολιβίνη πιθανότατα σχηματίστηκαν στον μανδύα – ένα εύρημα που ήταν σύμφωνο με προηγούμενες μελέτες.

Ωστόσο, η ομάδα ανακάλυψε επίσης ότι η προσθήκη θείου στη χημική διεργασία προκάλεσε στερεοποίηση μόνο σε πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες. Τέτοιες συνθήκες είναι πιο ευνοϊκές για τον σχηματισμό διαμαντιών.

Πράγματι, οι προσομοιώσεις στον υπολογιστή έδειξαν ότι, κάτω από αυτές τις αναθεωρημένες συνθήκες, τα διαμάντια μπορεί να κρυσταλλώθηκαν όταν ο εσωτερικός πυρήνας του Ερμή στερεοποιήθηκε.

Επειδή ήταν λιγότερο πυκνά από τον πυρήνα, στη συνέχεια επέπλεαν μέχρι το όριο πυρήνα-μανδύα. Οι υπολογισμοί έδειξαν επίσης ότι τα διαμάντια, αν υπάρχουν, σχηματίζουν ένα στρώμα με μέσο πάχος περίπου 15 χιλιόμετρα.  

Η εξόρυξη αυτών των πολύτιμων λίθων δεν είναι εφικτή. Πέρα από τις ακραίες θερμοκρασίες του πλανήτη, τα διαμάντια βρίσκονται σε μεγάλο βάθος – περίπου 485 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια.

Όμως η ανακάλυψη των διαμαντιών στο εσωτερικό του Ερμή είναι σημαντική για έναν διαφορετικό λόγο: Μπορεί να είναι υπεύθυνα για το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη.

Τα διαμάντια μπορεί να βοηθήσουν στη μεταφορά θερμότητας μεταξύ του πυρήνα και του μανδύα, κάτι που θα δημιουργούσε διαφορές θερμοκρασίας και θα προκαλούσε τον στροβιλισμό του υγρού σιδήρου, δημιουργώντας έτσι ένα μαγνητικό πεδίο. 

Τα αποτελέσματα της έρευνας θα μπορούσαν επίσης να εξηγήσουν πώς εξελίσσονται οι πλούσιοι σε άνθρακα εξωπλανήτες.

Οι διεργασίες που οδήγησαν στον σχηματισμό ενός στρώματος διαμαντιού στον Ερμή μπορεί να έχουν συμβεί και σε άλλους πλανήτες, αφήνοντας ενδεχομένως παρόμοιες υπογραφές. 

Περισσότερες στοιχεία μπορεί να προκύψουν από την αποστολή BepiColombo, μια κοινή αποστολή του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος και της Ιαπωνικής Υπηρεσίας Αεροδιαστημικής Εξερεύνησης. Το διαστημικό σκάφος που εκτοξεύτηκε το 2018, θα αρχίσει να περιφέρεται γύρω από τον Ερμή το 2025.  

Related…

• Μεταλλικό πυρήνα μεγάλο σαν της Γης έχει ο Ερμής
• Ετσι έχει ίντερνετ ο πλανήτης: Τα αθέατα υποθαλάσσια καλώδια του διαδικτύου (Εικόνες)
• Βρέθηκε πλανήτης πολύ μεγάλος για το άστρο του: Ανατρέπονται επιστημονικά μοντέλα