سیاره عطارد، با وجود اینکه سوزان و به راحتی نادیده گرفته می‌شود، همواره شگفتی‌های کیهانی غیرمنتظره‌ای را رو می‌کند. اکنون، محققان یک فرضیه حتی عجیب‌تر را مطرح کرده‌اند: یک لایه الماس به ضخامت تقریبی 16 کیلومتر ممکن است در داخل این سیاره قرار داشته باشد.
برای دنیایی که در ازای هر دو بار گردش به دور خورشید، سه بار به دور محور خود می‌چرخد و دمای ظهر آن به بالای 427 درجه سانتیگراد می‌رسد، این یک احتمال خیره‌کننده است نشانه‌های فراوانی کربن از زمانی که فضاپیمای مسنجر ناسا به طور دقیق عطارد را نقشه‌برداری کرد، جمع‌آوری شده است. لکه‌های گرافیت پراکنده در سراسر پوسته گرافیت، یک “آلوتروپ” کربن به یک اقیانوس ماگمایی مملو از کربن در گذشته اشاره دارد.
هنگامی که آن اقیانوس سرد شد، کربن سبک به سمت بالا شناور شد و سطح را تیره کرد، در حالی که فلز متراکم‌تر به سمت داخل فرو رفت مطالعه جدید استدلال می‌کند که کربن سنگین‌تر همراه با فلز در حال فرورفتن به پایین رفته و دوباره به الماس متبلور شده است، و بدین ترتیب یک پیچش تازه به داستان این سیاره افزوده است.
بازسازی الماس‌های عطارد در آزمایشگاه
این کار حاصل همکاری یک تیم مشترک از چین و بلژیک به رهبری دکتر یانهاو لین، متخصص مواد سیاره‌ای از مرکز تحقیقات پیشرفته علوم و فناوری فشار بالا (HPSTAR) است قرائت‌های شیمیایی مسنجر نشان داد که عطارد کربن بیشتری نسبت به هر دنیای سنگی دیگری دارد، بنابراین گروه لین داخل عطارد را در یک پرس آزمایشگاهی بازسازی کردند و سنگ گوشته مصنوعی را تا 7 گیگاپاسکال فشار دادند، تقریباً هفت برابر فشار در پایین درازگودال ماریانا، سپس آن را تا نزدیک به 1982 درجه سانتیگراد گرم کردند.
«سال‌ها پیش متوجه شدم که محتوای کربن بسیار بالای عطارد ممکن است پیامدهای قابل توجهی داشته باشد. این امر باعث شد متوجه شوم که احتمالاً اتفاق خاصی در داخل آن رخ داده است.»
مرز هسته گوشته عطارد
در این شرایط، گرافیت تنها گزینه نیست. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که در مرز هسته گوشته حدود 5.575 گیگاپاسکال و غنی شده با تقریباً 11 درصد گوگرد کربن به همزاد سخت‌تر خود تبدیل می‌شود و یک پوسته درخشان به ضخامت حداکثر 18 کیلومتر (11 مایل) در اطراف هسته فلزی ایجاد می‌کند.
محاسبات خنک‌سازی نشان می‌دهد که پس از شروع تشکیل الماس، دمای اقیانوس ماگمایی 358 کلوین کاهش می‌یابد و به کریستال‌ها کمک می‌کند تا فرو رفته و انباشته شوند لین توضیح داد: «ما از پرس با حجم زیاد برای تقلید شرایط دما و فشار بالای مرز هسته-گوشته عطارد استفاده می‌کنیم و آن را با مدل‌های ژئوفیزیکی و محاسبات ترمودینامیکی ترکیب می‌کنیم.»
«گوگرد نقطه انجماد اقیانوس ماگمایی عطارد را کاهش می‌دهد. اگر الماس در اقیانوس ماگمایی تشکیل شود، میتواند به پایین فرو رفته و در CMB رسوب کند از سوی دیگر، گوگرد همچنین به تشکیل یک لایه سولفید آهن در CMB کمک می‌کند که با محتوای کربن در طول تمایز سیاره‌ای مرتبط است.»
میدان مغناطیسی قوی
میدان مغناطیسی عطارد برای دنیایی که تنها کمی عریض‌تر از ایالات متحده قاره‌ای است، به طرز شگفت‌آوری قوی است. گرما باید از هسته خارج شود تا دینام فعال بماند، و الماس یک رسانای عالی است که انرژی را سریع‌تر از سنگ‌های اطراف به سمت بالا هدایت می‌کند.
لین ادامه داد: «کربن حاصل از هسته مذاب با سرد شدن فوق اشباع می‌شود و الماس تشکیل می‌دهد و به سمت CMB شناور می‌شود رسانایی حرارتی بالای الماس به انتقال مؤثر گرما از هسته به گوشته کمک می‌کند و باعث تغییر لایه‌بندی دما و همرفت در هسته بیرونی مایع عطارد می‌شود و بنابراین بر تولید میدان مغناطیسی آن تأثیر می‌گذارد.»
چگونه عطارد این همه الماس به دست آورد
روکش گرافیتی عطارد که در مقالات مسنجر به عنوان “پوسته اولیه” توصیف شده است قبلاً این سیاره را متمایز کرده بود. اگر واقعاً الماس در زیر آن کمین کرده باشد، شکاف شیمیایی بین عطارد و دیگر دنیاهای سنگی را گسترده‌تر می‌کند زمین، مریخ و زهره بیشتر کربن خود را به فضا از دست دادند یا آن را در کربنات‌ها قفل کردند؛ به نظر می‌رسد عطارد آن را احتکار کرده است، ابتدا به صورت گرافیت شناور و سپس به صورت الماس در حال فرورفتن.
لین نتیجه‌گیری کرد: «این موضوع میتواند در درک دیگر سیارات زمینی، به ویژه آنهایی که اندازه و ترکیب مشابهی دارند، نیز مرتبط باشد. فرآیندهایی که منجر به تشکیل یک لایه الماس در عطارد شد، ممکن است در سیارات دیگر نیز رخ داده باشد و احتمالاً نشانه‌های مشابهی از خود به جای گذاشته باشد.»
بعد چه اتفاقی می‌افتد؟
این کشف به شدت به بینش‌های آزمایشگاهی متکی است زیرا هیچ کاوشگری هنوز به داخل عطارد نفوذ نکرده است بپی‌کلمبو، یک مأموریت مشترک اروپایی ژاپنی که به سوی این سیاره در حال حرکت است، در سال 2030 وارد مدار خواهد شد.
ابزارهای آن نقشه‌های گرانشی را بهبود می‌بخشند و به دنبال پیچیدگی‌هایی در میدان مغناطیسی می‌گردند که نشان‌دهنده یک لایه نازک و ابررسانا باشد یک پوسته الماسی با ضخامت متوسط ممکن است یک اثر انگشت واضح از خود به جای بگذارد که پیش‌بینی‌های آزمایشگاهی را تأیید یا رد کند.
محققان آینده ممکن است سیارک‌های فلزی غنی از کربن را نیز دوباره بررسی کنند اگر عطارد توانسته باشد تحت فشار متوسط الماس بسازد، اجرام کوچکتر نیز می‌توانند از این الگو پیروی کنند و به رویاهای معدن‌کاری سیارک‌ها رونق ببخشند حتی اگر هر جواهری در زیر پوسته‌های آهنی قفل شده باشد، نه سنگریزه‌های شل و آماده برداشت.
چرا این موضوع اهمیت دارد؟
این داستان درباره جواهرات نیست؛ بلکه درسی در تکامل سیاره‌ای است. رفتار کربن شناور شدن، فرورفتن، تغییر ساختار جریان گرما، ترکیب پوسته و حتی میدان محافظتی که باد خورشیدی را منحرف می‌کند، شکل می‌دهد.
دانشمندان با ردیابی سفر کربن در عطارد، مدل‌هایی را که برای دنیاهای در حال گردش به دور ستارگان دوردست اعمال می‌شوند، دقیق‌تر می‌کنند. سیاره‌ای که خشک شده و مملو از کربن است، در نگاه اول ممکن است بی‌جان به نظر برسد، اما اعماق آن میتواند مملو از فازهای الماسی باشد که هسته‌ها را زنده نگه می‌دارند.
عطارد، که اغلب به عنوان یک توپ سنگی سوخته نادیده گرفته می‌شود، نشان می‌دهد که دنیاها می‌توانند میزبان فیزیک‌های عجیب و غریب باشند و اسرار ارزشمندی را پنهان کنند.
بیشتر بدانیم: کشف میدان الکتریکی نامرئی زمین
لینک منبع: earth
نظرات کاربران