Nový výzkum z Rice University naznačuje, že za geologickou historií Merkuru může být chemická vlastnost: nadbytek síry. Po studiu konkrétního meteoritu vědci zjistili, že síra zásadně mění procesy tání a tuhnutí v nitru Merkuru, což je v rozporu se vším, co jsme se naučili při studiu Země.
Problém „centrismu země“ v planetologii
Po desetiletí bylo naše chápání formování planet založeno na modelech „centrických na Zemi“. Předpokládáme, že procesy jako magmatická evoluce (způsob ochlazování roztavené horniny a formování zemské kůry) se řídí podobnými vzory jako na Zemi.
Merkur je však chemickým smolařem. Jak poznamenává profesor Rajdeep Dasgupta, ředitel Rice Institute for Space Studies, povrch Merkuru je zcela odlišný od povrchu Země. Protože interpretace dat z kosmických lodí může být obtížná, museli výzkumníci najít způsob, jak studovat vnitřní procesy Merkuru, aniž by měli přímé vzorky samotné planety.
Meteorit jako zástupný objekt pro studium planety
Aby vědci zaplnili tuto mezeru, obrátili se na meteorit Indart, který spadl v Ázerbájdžánu v roce 1891. Meteorit Indart je chemicky „redukovaný“ – což znamená, že postrádá mnoho kyslíku nalezeného v pozemských horninách – a má nápadně podobné chemické složení jako Merkur. Vědci se domnívají, že může jít dokonce o pozůstatek samotných stavebních kamenů, ze kterých byla planeta zformována.
Tým vytvořil v laboratoři extrémní teplotní a tlakové podmínky typické pro Merkur a „upekl“ chemické směsi modelované podle složení meteoritu Indart. To jim umožnilo pozorovat, jak se magma jako Merkur chová za realistických planetárních podmínek.
Efekt síry: destrukce silikátové struktury
Nejvýznamnějším objevem studie bylo, že síra snižuje teplotu, při které roztavená hornina začíná krystalizovat. Na Zemi zůstává magma kapalné, dokud nedosáhne určité teploty, načež se začne měnit v pevné krystaly. Na Merkuru síra umožňuje, aby magma zůstalo roztavené při mnohem nižších teplotách.
Důvod spočívá v jedinečné chemické rovnováze planety:
– Nízký obsah železa: Na planetách bohatých na železo, jako je Země nebo Mars, je síra většinou „zaneprázdněna“ vazbou na železo.
– Dostupnost síry: Vzhledem k tomu, že Merkur má tak málo železa, síra je „zdarma“ k nalezení dalších partnerů.
– Náhrada kyslíku: V zemských horninách se prvky jako hořčík a vápník vážou s kyslíkem a vytvářejí stabilní „silikátovou síť“. Na Merkuru zasahuje síra a nahrazuje kyslík v této síti.
Protože síra vytváří slabší strukturální vazbu než kyslík, vnitřní „rámec“ horniny se stává méně stabilní. To způsobuje, že magma zůstává déle tekuté a mění způsob, jakým plášť planety tuhne po miliardy let.
Nové paradigma pro planetární evoluci
Tento výzkum mění způsob, jakým vědci studují jiné světy. Spíše než se snažit vměstnat každou planetu do formy Země, tato práce tvrdí, že specifický „chemický recept“ planety – její jedinečný poměr prvků – určuje celý její geologický osud.
“Co voda nebo uhlík dělá s magmatickým vývojem Země, dělá síra s Merkurem.”
Závěr
Tím, že tato studie ukazuje, jak síra nahrazuje kyslík ve vnitřní struktuře Merkuru, poskytuje zásadní základ pro pochopení vývoje chemicky jedinečných planet. Zdůrazňuje potřebu studovat každé nebeské těleso z hlediska jeho vlastní chemie, spíše než spoléhat pouze na srovnání se Zemí.
