Tajemnica zaginionego płaszcza, czyli co się stało z Merkurym?

Wyjaśnienie przebiegu powstawania planety Merkury wprawia w zakłopotanie naukowców już od dłuższego czasu, ponieważ pod wieloma względami znacznie różni się od innych planet skalistych w Układzie Słonecznym. Hipoteza Erika Asphauga z Arizona State University proponuje wyjaśnienie tych różnic poprzez założenie serii dużych zderzeń w początkowej fazie formowania się planety. Praca została opublikowana w Nature Geoscience.

Żelazne jądro najmniejszej planety Układu Słonecznego stanowi zdumiewające 65-70% całkowitej masy planety oraz 42% objętości, podczas gdy jądro Ziemi to jedynie 32% masy i 17% objętości. Bardzo wysoka zawartość metali pierwszej planety od Słońca jest anomalią wśród skalistych planet. Dużym odchyłem jest również brak dużego płaszcza planety.

Było wiele różnych hipotez próbujących wyjaśnić, jakie czynniki mogły zrobić z Merkurego takiego „dziwaka”, ale żadna z nich nie była w stanie odpowiednio wyjaśnić braku dużego płaszcza planety przy dosyć sporej ilości substancji lotnych. Typowa kolizja podczas tworzenia się planety była dobrym wyjaśnieniem wyeliminowania płaszcza, ale wraz z nim znikłyby obecne na planecie substancje lotne.

Punktem wyjścia jest czas około 100 milionów lat po narodzinach Układu Słonecznego, gdy z dysku materii okrążającego Słońce zaczęły kumulować się pierwsze kamyki, następnie głazy, a ostatecznie około 20 obiektów, mniej więcej wielkości Marsa. To ostatni etap przed procesem poważnej konsolidacji, w której cztery znane planety wewnętrzne uzyskały swój ostateczny kształt. Do tego mniej więcej punktu panuje powszechna zgoda w środowisku naukowym. Ponadto wszyscy zgadzają się, że ostatnim krokiem była wielka demolka, gdzie masywne już obiekty zaczęły zderzać się, rozbijać i ponownie kumulować w coraz większe ciała.

Opublikowana praca zawiera wyniki na podstawie symulacji komputerowej, które wyjaśniają jak to się stało, że Merkury i Mars zostały pozostały niezbyt duże, podczas gdy reszta obiektów połączyła się aby utworzyć większą Ziemię i Wenus. Jak wyjaśnia Asphaug, aby planeta się nie rozrastała, ma dwa wyjścia: uniknąć wszelkich kolizji z proto-Wenus i proto-Ziemią, lub za pomocą zderzeń „hit and run” (czyli uderz i uciekaj) które nie powodują przyrostu. 

Innymi słowy, mówi Asphaug, Merkury i Mars są jedynymi ocalałymi z pierwotnej populacji 20 planet wielkości Marsa. To, że Mars nie zmienił przez ten czas swojej masy, pozwala sądzić, że był żołnierzem, którego ominęła ta wielka bitwa, przespał ją lub się ukrył. W świetle takiej teorii ironicznie brzmi nazwanie takiej planety imieniem boga wojny.

W przeciwieństwie do Marsa, Merkury uczestniczył w całej zabawie, ale zapłacił za to słoną cenę. Zderzenia typu „hit and run” z obiektami, które później stworzyły Wenus i Ziemię wyrwały większość skalistego płaszcza proto-Merkurego. Jak mówi Asphaug – oryginalny Merkury, mógł być nawet trzy razy masywniejszy od dzisiejszego. Wyjaśnieniu, prawdopodobieństwa dodają symulacje, w świetle których  przy 20 obiektach wielkości Marsa zachowujących się jak kule bilardowe, z dużym prawdopodobieństwem można się spodziewać powstania dziwaka – odartego z płaszcza jądra. Korzystają na tym pozostali, którzy przejęli to co Merkury stracił.

Jeśli teoria jest prawdziwa, to odpowiedź na pytanie gdzie podziała się skalista warstwa zewnętrzna Merkurego jest bardzo prosta – znajduje się również pod naszymi stopami.