یک مطالعه جدید نشان می دهد که عطارد ممکن است لایه ضخیمی از الماس در صدها مایل زیر سطح خود داشته باشد. این یافته ها که در ۱۴ ژوئن در مجله Nature Communications منتشر شد، ممکن است به حل اسرار مربوط به ترکیب سیاره و میدان مغناطیسی عجیب و غریب کمک کند.
عطارد پر از اسرار است. مثلا میدان مغناطیسی دارد. اگرچه این سیاره بسیار ضعیف تر از زمین است، اما مغناطیسی غیرمنتظره است زیرا این سیاره کوچک است و به نظر می رسد از نظر زمین شناسی غیرفعال است. عطارد همچنین دارای تکههای سطحی تاریک غیرمعمولی است که مأموریت پیامرسان ناسا آنها را گرافیت، شکلی از کربن، شناسایی کرد.
این ویژگی اخیر همان چیزی است که کنجکاوی یانهائو لین، دانشمند کارکنان مرکز تحقیقات پیشرفته علم و فناوری فشار بالا در پکن و یکی از نویسندگان این مطالعه را برانگیخت. او در بیانیهای گفت: محتوای کربن بسیار بالای عطارد باعث شد متوجه شوم که احتمالاً اتفاق خاصی در داخل آن افتاده است.
علیرغم عجیبوغریبهای عطارد، دانشمندان گمان میکنند که احتمالاً مانند سیارات دیگر زمین شکل گرفته است: از سرد شدن یک اقیانوس داغ ماگمایی. در مورد عطارد، این اقیانوس احتمالاً غنی از کربن و سیلیکات بود. ابتدا فلزات درون آن منعقد شدند و یک هسته مرکزی را تشکیل دادند، در حالی که ماگمای باقی مانده در گوشته میانی و پوسته بیرونی سیاره متبلور شد.
برای سالها، محققان فکر میکردند که دما و فشار گوشته به اندازهای است که کربن بتواند گرافیت را تشکیل دهد، که به دلیل سبکتر بودن از گوشته به سطح شناور میشود. اما یک مطالعه در سال ۲۰۱۹ نشان داد که گوشته عطارد ممکن است ۸۰ مایل (۵۰ کیلومتر) عمیق تر از آنچه قبلا تصور می شد باشد. این به طور قابل توجهی فشار و دما را در مرز بین هسته و گوشته افزایش می دهد و شرایطی را ایجاد می کند که کربن می تواند به الماس تبدیل شود.
برای بررسی این احتمال، تیمی از محققان بلژیکی و چینی، از جمله لین، سوپهای شیمیایی حاوی آهن، سیلیس و کربن را تهیه کردند. تصور میشود که چنین مخلوطهایی، از نظر ترکیب با انواع خاصی از شهابسنگها، شبیه اقیانوس ماگمای عطارد نوزاد هستند. محققان همچنین این سوپ ها را با مقادیر مختلف سولفید آهن غرق کردند. آنها دریافتند که اقیانوس ماگما حاوی بارهای گوگرد است، زیرا سطح امروزی عطارد نیز غنی از گوگرد است.
این تیم با استفاده از یک پرس سندان چندگانه، مخلوط های شیمیایی را تحت فشارهای خردکننده ۷ گیگا پاسکال – تقریباً ۷۰۰۰۰ برابر فشار جو زمین در سطح دریا – و دمایی تا ۳۵۷۸ درجه فارنهایت (۱۹۷۰ درجه سانتیگراد) قرار دادند. این شرایط شدید، شرایط اعماق عطارد را شبیه سازی می کند.
علاوه بر این، محققان از مدلهای رایانهای برای اندازهگیری دقیقتر فشار و دما در مرز هسته و گوشته عطارد، علاوه بر شبیهسازی شرایط فیزیکی که تحت آن گرافیت یا الماس پایدار هستند، استفاده کردند. به گفته لین، چنین مدلهای رایانهای، ساختارهای اساسی درون یک سیاره را به ما میگویند.
آزمایشها نشان داد که احتمالاً مواد معدنی مانند الیوین در گوشته شکل میگیرد – یافتهای که با مطالعات قبلی مطابقت داشت. با این حال، تیم همچنین کشف کرد که افزودن گوگرد به دمنوش شیمیایی باعث جامد شدن آن تنها در دماهای بسیار بالاتر میشود. چنین شرایطی برای تشکیل الماس مساعدتر است. در واقع، شبیهسازیهای رایانهای این تیم نشان داد که در این شرایط اصلاحشده، ممکن است الماسها زمانی که هسته درونی عطارد جامد شده است، متبلور شده باشند. از آنجایی که چگالی کمتری نسبت به هسته داشت، سپس تا مرز هسته و گوشته شناور شد. محاسبات همچنین نشان داد که الماس ها در صورت وجود، لایه ای با ضخامت متوسط حدود ۹ مایل (۱۵ کیلومتر) تشکیل می دهند.
با این حال، استخراج این جواهرات دقیقاً امکان پذیر نیست. جدای از دمای شدید سیاره، الماس ها بسیار عمیق هستند – حدود ۳۰۰ مایل (۴۸۵ کیلومتر) زیر سطح – قابل استخراج نیستند.
اما سنگ های قیمتی به دلیل دیگری مهم هستند: آنها ممکن است مسئول میدان مغناطیسی عطارد باشند. لین توضیح داد که الماس ها ممکن است به انتقال گرما بین هسته و گوشته کمک کنند، که باعث ایجاد اختلاف دما و چرخش آهن مایع و در نتیجه ایجاد یک میدان مغناطیسی می شود.
نتایج همچنین می تواند به توضیح چگونگی تکامل سیارات فراخورشیدی غنی از کربن کمک کند. لین گفت: «فرآیندهایی که منجر به تشکیل یک لایه الماس بر روی عطارد شد، ممکن است در سیارات دیگر نیز رخ داده باشد و به طور بالقوه علائم مشابهی بر جای بگذارد.
سرنخ های بیشتری ممکن است از BepiColombo، ماموریت مشترک آژانس فضایی اروپا و آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن بدست آید. این فضاپیما که در سال ۲۰۱۸ پرتاب شد، قرار است در سال ۲۰۲۵ گردش خود را به دور عطارد آغاز کند.
