Магнетизм Солнца ответственен за большое железное ядро ​​Меркурия

Но новое исследование показывает, что столкновения не виноваты —магнетизм солнца есть.

Уильям МакДонаф, профессор геологии из Университета Мэриленда, и Такаши Йошизаки из Университета Тохоку разработали модель, показывающую, что на плотность, массу и содержание железа в ядре скалистой планеты влияет ее расстояние от магнитного поля Солнца.

«Четыре внутренние планеты нашей солнечной системы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — состоят из металла и камня разной пропорции», — сказал Макдонаф. «Существует градиент, при котором содержание металлов в ядре падает по мере удаления планет от Солнца. Наша статья объясняет, как это произошло, показывая, что распределение сырья в ранней Солнечной системе контролировалось магнитным полем Солнца ».

Макдонаф ранее разработал модель состава Земли, которая обычно используется планетологами для определения состава экзопланет. (Его основополагающая статья об этой работе цитировалась более 8000 раз.)

Новая модель Макдонаф показывает, что во время раннего формирования нашей Солнечной системы, когда молодое Солнце было окружено клубящимся облаком пыли и газа, частицы железа притягивались к центру магнитным полем Солнца. Когда планеты начали формироваться из сгустков этой пыли и газа, планеты, расположенные ближе к Солнцу, содержали больше железа в своих ядрах, чем те, что находились дальше.

Исследователи обнаружили, что плотность и доля железа в ядре скалистой планеты коррелирует с силой магнитного поля вокруг Солнца во время формирования планеты. Их новое исследование предполагает, что в будущих попытках описать состав каменистых планет, в том числе находящихся за пределами нашей Солнечной системы, следует учитывать магнетизм.

Состав ядра планеты важен для его способности поддерживать жизнь. На Земле, например, ядро ​​из расплавленного железа создает магнитосферу, которая защищает планету от вызывающих рак космических лучей. Ядро также содержит большую часть фосфора планеты, который является важным питательным веществом для поддержания жизни на основе углерода.

Используя существующие модели формирования планет, Макдонаф определил скорость, с которой газ и пыль втягивались в центр нашей Солнечной системы во время ее формирования. Он учел магнитное поле, которое было бы создано Солнцем, когда оно возникло, и рассчитал, как это магнитное поле будет втягивать железо через облако пыли и газа.

Когда ранняя Солнечная система начала остывать, пыль и газ, которые не попадали на Солнце, начали слипаться. Сгустки, расположенные ближе к Солнцу, подвергались бы воздействию более сильного магнитного поля и, таким образом, содержали бы больше железа, чем те, что находились дальше от Солнца. Когда сгустки сливались и охлаждались во вращающиеся планеты, гравитационные силы втягивали железо в их ядро.

Когда Макдонаф включил эту модель в расчеты образования планет, она обнаружила градиент содержания металлов и плотности, который полностью соответствует тому, что ученые знают о планетах в нашей солнечной системе. У Меркурия есть металлическое ядро, которое составляет около трех четвертей его массы. Ядра Земли и Венеры составляют лишь около одной трети своей массы, а Марс, самая удаленная из каменистых планет, имеет небольшое ядро, которое составляет лишь около четверти его массы.

Это новое понимание роли магнетизма в формировании планет создает излом в изучении экзопланет, поскольку в настоящее время не существует метода определения магнитных свойств звезды на основе наблюдений с Земли. Ученые делают вывод о составе экзопланеты на основе спектра света, излучаемого ее солнцем. Различные элементы в звезде излучают излучение с разными длинами волн, поэтому измерение этих длин волн показывает, из чего сделаны звезда и, предположительно, планеты вокруг нее.

«Вы больше не можете просто сказать:« О, состав звезды выглядит так, поэтому планеты вокруг нее должны выглядеть так »», — сказал МакДонаф. «Теперь вы должны сказать:« На каждой планете могло быть больше или меньше железа в зависимости от магнитных свойств звезды на раннем этапе роста Солнечной системы »».

Следующим шагом в этой работе будет поиск другой планетной системы, подобной нашей, со скалистыми планетами, расположенными на больших расстояниях от их центрального солнца. Если плотность планет падает, когда они излучаются от Солнца, как это происходит в нашей солнечной системе, исследователи могут подтвердить эту новую теорию и сделать вывод, что магнитное поле влияло на формирование планет.