juli 30, 2021

Nettnord.no

Næringsnett Nord-Troms

Mercury Planet Core

Gjorde forskere feil med planeten Merkur? Den store jernkjernen kan skyldes magnetisme!

Ny forskning viser at solens magnetfelt trakk jern mot sentrum av solsystemet vårt da planetene dannet seg. Det forklarer hvorfor kvikksølv, som er nærmere solen, har en større og tettere jernkjerne i forhold til de ytre lagene enn andre steinete planeter som jorden og Mars. Kreditt: NASA Goddard Space Flight Center

Ny forskning fra University of Maryland viser at nærheten til solens magnetfelt bestemmer den indre sammensetningen av en planet.

En ny studie stiller spørsmål ved den rådende hypotesen om hvorfor kvikksølv har en stor kjerne i forhold til kappen (laget mellom planetens kjerne og skorpe). I flere tiår hevdet forskere at treff-og-løp-kollisjoner med andre legemer under dannelsen av solsystemet vårt blåste bort mye av Merkurius bergmantel og etterlot den store, tette metallkjernen inni. Men ny forskning avslører at kollisjoner ikke er skyld i, men solens magnetisme.

William McDonough, professor i geologi ved University of Maryland, og Takashi Yoshizaki fra University of Tohoku utviklet en modell som viser at tettheten, massen og jerninnholdet i en steinete planets kjerne er påvirket av dens avstand fra magnetfeltet. sol. Artikkelen som beskriver modellen ble publisert 2. juli 2021 i bladet Fremgang i jord- og planetvitenskap.

“De fire indre planetene i vårt solsystem, Merkur, Venus, Jorden og Mars, består av forskjellige proporsjoner av metall og stein,” sa McDonough. “Det er en gradient der metallinnholdet i kjernen synker når planetene beveger seg bort fra solen. Vår artikkel forklarer hvordan dette skjedde ved å vise at distribusjonen av råvarer i det tidligdannende solsystemet ble styrt av solens magnetfelt. “

McDonough utviklet tidligere en modell for sammensetningen av jorden som ofte brukes av planetforskere for å bestemme sammensetningen av eksoplaneter. (Hans sentrale artikkel om dette arbeidet er sitert mer enn 8000 ganger.)

READ  Denne værappen vil fortelle deg om du går utenfor vil drepe deg

McDonoughs nye modell viser at i løpet av den tidlige dannelsen av solsystemet vårt, da den unge solen var omgitt av en virvlende sky av støv og gass, trakk solens magnetfelt jernkorn mot sentrum. Da planeter begynte å danne seg fra klumper av dette støvet og gassen, innarbeidet planeter nærmest solen mer jern i kjernene enn de lenger borte.

Forskerne fant at tettheten og andelen av jern i kjernen til en steinete planet korrelerer med styrken til magnetfeltet rundt solen under planetdannelse. Den nye studien deres antyder at magnetisme bør tas med i fremtidige forsøk på å beskrive sammensetningen av steinete planeter, inkludert de utenfor vårt solsystem.

Sammensetningen av en planets kjerne er viktig for dens potensiale til å støtte livet. På jorden, for eksempel, skaper en støpejernskjerne en magnetosfære som beskytter planeten mot kreftfremkallende kosmiske stråler. Kjernen inneholder også det meste av planetens fosfor, som er et viktig næringsstoff for å opprettholde karbonbasert liv.

Ved å bruke eksisterende modeller for planetdannelse bestemte McDonough hastigheten med hvilken gass og støv ble trukket inn i sentrum av solsystemet vårt under dannelsen. Han vurderte magnetfeltet som ville ha blitt generert av solen da det brøt ut og beregnet hvordan magnetfeltet ville tiltrekke jern gjennom støv- og gassskyen.

Da det tidlige solsystemet begynte å kjøle seg, begynte støv og gass som ikke ble tiltrukket av solen, å klumpe seg sammen. Gruppene nærmest solen ville ha blitt utsatt for et sterkere magnetfelt og ville derfor inneholde mer jern enn de lenger fra solen. Da klumpene smeltet sammen og ble avkjølt til spinnende planeter, trakk gravitasjonskrefter jernet mot kjernen.

READ  Forskere oppdager ved et uhell merkelige skapninger under en halv kilometer med is

Da McDonough innarbeidet denne modellen i planetformasjonsberegninger, avslørte den en gradient i metallinnhold og tetthet som perfekt tilsvarer det forskerne vet om planetene i vårt solsystem. Kvikksølv har en metallkjerne som utgjør omtrent tre fjerdedeler av massen. Kjernene på jorden og Venus er bare omtrent en tredjedel av massen, og Mars, den ytterste av de steinete planetene, har en liten kjerne som bare er omtrent en fjerdedel av massen.

Denne nye forståelsen av rollen som magnetisme spiller i planetformasjonen skaper et problem i studiet av eksoplaneter, fordi det for tiden ikke er noen metode for å bestemme de magnetiske egenskapene til en stjerne fra jordobservasjoner. Forskere slutter sammensetningen av en eksoplanet basert på spekteret av lys som utstråles av solen. Ulike elementer i en stjerne avgir stråling ved forskjellige bølgelengder, så å måle disse bølgelengdene avslører hva stjernen og antagelig planetene rundt den er laget av.

“Du kan ikke bare si,” Å, sammensetningen av en stjerne ser slik ut lenger, så planetene rundt den må se slik ut, “sa McDonough. “Nå må du si: ‘Hver planet kan ha mer eller mindre jern, avhengig av stjernens magnetiske egenskaper i den tidlige veksten av solsystemet.’

De neste trinnene i dette arbeidet vil være at forskere finner et annet planetarisk system som vårt, en med steinete planeter spredt lange avstander fra den sentrale solen. Hvis tettheten til planetene synker når de utstråler fra solen slik den gjør i vårt solsystem, kan forskere bekrefte denne nye teorien og utlede at et magnetfelt påvirket planetdannelsen.

Referanse: “Komposisjoner av terrestriske planeter kontrollert av magnetfeltet på akkretjonsskiven” av William F. McDonough og Takashi Yoshizaki, 2. juli 2021, Fremgang i jord- og planetvitenskap.
DOI: 10.1186 / s40645-021-00429-4

READ  I et viktig funn oppdager forskere at nerveceller sender informasjon i "feil" retning