Китайські та бельгійські вчені зробили значний прорив у розумінні внутрішньої структури Меркурія, виявивши можливий алмазний шар на межі між ядром та мантією планети (CMB). Результати дослідження були опубліковані у престижному журналі Nature Communications.
Меркурій відомий своїми незвичайними характеристиками, такими як висока щільність ядра та темна поверхня. Космічний апарат NASA Messenger виявив, що поверхня Меркурія містить значну кількість графіту, що свідчить про існування в минулому багатого на вуглець магматичного океану, який згодом застиг, утворивши темну графітову кірку.
Початкові припущення про графітову кірку ґрунтувалися на уявленнях про відносно низьку температуру та тиск на межі між ядром та мантією планети. Однак нові дослідження показали, що CMB знаходиться глибше, ніж вважали раніше. Крім того, наявність сірки в залізному ядрі Меркурія могла вплинути на кристалізацію магматичного океану.
Щоб відтворити умови, що існують у надрах Меркурія, вчені провели експерименти, імітуючи високий тиск і температуру, та використовували термодинамічне моделювання. Для цього вони застосували прес великого об’єму та синтетичний силікат як вихідний матеріал, що дозволило імітувати умови на межі ядра та мантії планети.
Дослідники досягли тиску до семи гігапаскалів, що дозволило їм вивчити процеси плавлення мінералів та досягнення рівноважних фаз за цих умов. Аналіз хімічного складу експериментальних зразків показав, що під час кристалізації магматичного океану графіт, ймовірно, був домінуючою вуглецевою фазою. Однак кристалізація ядра призвела до утворення алмазного шару на CMB, товщина якого становить від 15 до 18 км.
Вчені також припускають, що нинішня температура на межі ядра та мантії Меркурія близька до точки, де графіт може перетворюватися на алмаз. Це пояснює наявність надзвичайно сильного магнітного поля на планеті. Висока теплопровідність алмазу сприяє ефективному перенесенню тепла з ядра в мантію, що викликає температурну стратифікацію та зміну конвекції у рідкому зовнішньому ядрі Меркурія, впливаючи на генерацію магнітного поля.
Це відкриття відкриває нові горизонти у розумінні геологічних процесів та внутрішньої структури не лише Меркурія, але й інших планет Сонячної системи.
