Известно, что Меркурий – самая маленькая планета Солнечной системы и самая близкая к Солнцу, он находится в резонансе вращения 3:2, медленно вращается и испытывает палящий жар до 430 градусов Цельсия. В то время как на ночной стороне он обжигающе холоден – до минус 170 градусов Цельсия. Поскольку его ядро намного больше земного и богато железом, оно имеет вторую по величине среднюю плотность в Солнечной системе, всего на 1,5 процента ниже, чем у Земли. Работа была опубликована в журнале The Planetary Science Journal.
Несмотря на близость к Солнцу, поверхность Меркурия удивительно богата летучими элементами, такими как натрий и сера. Примечательно, что разделение планеты на богатое железом ядро и каменистую мантию могло привести к тому, что на ранних стадиях формирования Меркурий был покрыт океаном магмы. Чтобы проверить это и развить теорию, ученые решили построить модель ранней атмосферы и выяснить, какие процессы происходили на планете в течение первых миллионов лет ее формирования.
На первом этапе ученые взяли за основу два возможных размера Меркурия – в одном случае планета была больше, чем сейчас (такое предположение делают некоторые ученые). Авторы также рассмотрели четыре возможных состава магматического океана. Летучие вещества, такие как углекислый газ, угарный газ, водород и вода, растворяются в магме и могут выделяться в виде газа при снижении внешнего давления.
Модель ученых показала, что из четырех потенциальных механизмов испарения атмосферы доминирует “побег Джинса”: это классическая модель, в которой молекулы, достигшие больших высот, имеющие высокую скорость и низкую массу, вылетают из верхних слоев атмосферы до столкновения с другими молекулами.
Другие механизмы привели к потере массы от 1 миллиона до 4 миллиардов килограммов в секунду, в зависимости от времени формирования Меркурия и предположений об эффективности нагрева. Это слишком большая потеря массы для Меркурия.
Учитывая потерю массы, результирующая модельная шкала времени для эффективного химического обмена в атмосфере составила менее 10 000 лет, что подразумевает, что процессы выскальзывания из атмосферы составляют всего около 0,3% от начальной массы Меркурия, или менее 2,3 км коры. (Текущий радиус Меркурия составляет 2 440 км.).
То есть совокупная потеря массы, по-видимому, не привела к существенному изменению основного состава мантии Меркурия на стадии магматического океана. Таким образом, время охлаждения, которое зависит от индуцированного парникового эффекта, определяет, сколько материала теряется за время жизни магматического океана.
По словам Джегги, Меркурий почти ничего не потерял из своей первоначальной атмосферы. Эти результаты могут быть распространены на Луну, экзопланету или землеподобную планету, которая начинается в фазе горячей магмы.
