Ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του ηλιακού μας συστήματος, ο σκοτεινός και μυστηριώδης Ερμής, έρχεται να ανατρέψει όλα όσα γνωρίζαμε μέχρι σήμερα για τη φύση του.
Μια νέα, πρωτοποριακή επιστημονική μελέτη φέρνει στο φως αναπάντεχα στοιχεία για την επιφάνειά του, αποκαλύπτοντας ότι ο πλησιέστερος στον Ήλιο πλανήτης κρύβει ένα παρελθόν πολύ πιο «εκρηκτικό» και θερμό από όσο υπολόγιζαν οι ειδικοί.
Χρησιμοποιώντας μια ευρηματική μέθοδο που συνδέει τη Σελήνη με τον Ερμή, οι επιστήμονες ανακάλυψαν μια εντελώς διαφορετική γεωλογική πραγματικότητα, ανοίγοντας ένα νέο, συναρπαστικό κεφάλαιο στην εξερεύνηση του διαστήματος.
Από μικροσκοπικά γυάλινα σφαιρίδια και έναν χάρτη της Σελήνης μέχρι τον Ερμή, μια νέα μελέτη χρησιμοποιεί μια έμμεση μέθοδο για να προσδιορίσει την περιεκτικότητα της επιφάνειας του πλανήτη σε διοξείδιο του πυριτίου.
Η επιφάνεια του Ερμή φαίνεται να περιέχει σημαντικά λιγότερο διοξείδιο του πυριτίου από ό,τι εκτιμούσαν προηγουμένως οι ερευνητές.
Η επιφάνεια του Ερμή φαίνεται να περιέχει σημαντικά λιγότερο διοξείδιο του πυριτίου από ό,τι εκτιμούσαν προηγουμένως οι ερευνητές. Μια νέα ανάλυση υπολογίζει την ένωση σε περίπου 37 τοις εκατό κατά μάζα, έως και 25 τοις εκατό χαμηλότερα από τις προηγούμενες εκτιμήσεις, ένα εύρημα που υποδηλώνει ότι τα ηφαιστειακά πετρώματα του πλανήτη μπορεί να σχηματίστηκαν από υλικό του μανδύα που έλιωσε σε μεγαλύτερο βάθος από ό,τι είχε αρχικά θεωρηθεί.
Το αποτέλεσμα αυτό προσφέρει ένα νέο παράθυρο σε μια ηφαιστειακή ιστορία που είναι πολύ διαφορετική από αυτή της Γης. Ο Ερμής, ο μικρότερος πλανήτης και ο πλησιέστερος στον Ήλιο, πιθανότατα ψύχθηκε νωρίς.
Η ηφαιστειακή του δραστηριότητα είχε σταματήσει σε μεγάλο βαθμό περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τον σχηματισμό του πλανήτη, αφήνοντας πίσω του έναν συμπαγή, συνεχή φλοιό.
Η Γη, αντίθετα, παραμένει γεωλογικά ενεργή μέσω του ηφαιστειασμού και των τεκτονικών πλακών. Οι λεπτομέρειες σχετικά με το πώς η πρώιμη δραστηριότητα του Ερμή δημιούργησε την επιφάνεια που βλέπουμε σήμερα παραμένουν ακόμη αβέβαιες.
Ερευνητές από το Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ για την Έρευνα του Ηλιακού Συστήματος και τα Πανεπιστήμια του Μύνστερ και του Γκέτινγκεν στη Γερμανία προσδιόρισαν την περιεκτικότητα του Ερμή σε διοξείδιο του πυριτίου με μεγαλύτερη ακρίβεια από ό,τι ήταν δυνατό στο παρελθόν.
Τα ευρήματά τους δημοσιεύονται στο περιοδικό Planetary Research.
Λιγότερο πυρίτιο από το αναμενόμενο: Το νέο χημικό προφίλ του Ερμή
Το διοξείδιο του πυριτίου, το οποίο αποτελείται από ένα άτομο πυριτίου και δύο άτομα οξυγόνου, είναι κοινό στη Γη. Εμφανίζεται σε καθαρή μορφή ως άμμος και αποτελεί σημαντικό μέρος των ηφαιστειακών πετρωμάτων, συμπεριλαμβανομένου του βασάλτη, του ανδεσίτη και του γρανίτη, ορισμένα από τα οποία περιέχουν έως και 75 τοις εκατό διοξείδιο του πυριτίου.
Ο Ερμής φαίνεται να είναι διαφορετικός. «Τα ευρήματά μας υποδηλώνουν ότι τα ηφαιστειακά πετρώματα στον Ερμή σχηματίστηκαν από υλικό του μανδύα που έλιωσε σε μεγαλύτερο βάθος από ό,τι είχε αρχικά εκτιμηθεί», δήλωσε ο Christian Renggli, κύριος συγγραφέας της νέας μελέτης και επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας «Experimental Laboratory Magma Ocean» στο MPS.
Η εξήγηση βρίσκεται στον τρόπο με τον οποίο ο μανδύας ενός νεαρού πλανήτη αλλάζει καθώς αυτός ψύχεται. Τα πρώτα πετρώματα που στερεοποιούνται αφαιρούν σχετικά λίγο διοξείδιο του πυριτίου από το εναπομένον λιωμένο υλικό.
Καθώς η ψύξη συνεχίζεται, το διοξείδιο του πυριτίου συγκεντρώνεται όλο και περισσότερο στο μάγμα, οπότε η λάβα που φτάνει στην επιφάνεια αργότερα μπορεί να περιέχει μεγαλύτερη ποσότητα από αυτό. Επομένως, μια σχετικά χαμηλή αφθονία στην επιφάνεια του Ερμή υποδηλώνει υψηλές θερμοκρασίες στο εσωτερικό του πλανήτη.
Οι ερευνητές σημειώνουν μια ακόμη πιθανότητα. Ο Ερμής μπορεί κάποτε να είχε περισσότερο διοξείδιο του πυριτίου στον φλοιό του και να έχασε σταδιακά οξυγόνο με την πάροδο του χρόνου.
Απουσία δειγμάτων σημαίνει έμμεση μέτρηση
Ο προσδιορισμός της σωστής εξήγησης είναι δύσκολος επειδή οι επιστήμονες δεν έχουν στη διάθεσή τους κομμάτια του Ερμή για να τα αναλύσουν απευθείας.
Κανένα σκάφος προσεδάφισης δεν έχει φτάσει στην επιφάνειά του και κανένα δείγμα πετρώματος δεν έχει επιστραφεί στη Γη. Αντίθετα, οι ερευνητές πρέπει να συμπεράνουν τη σύσταση του πλανήτη από παρατηρήσεις τηλεπισκόπησης που πραγματοποιούνται από τηλεσκόπια και διαστημικά σκάφη.
Η υπέρυθρη ακτινοβολία που προέρχεται από την επιφάνεια του Ερμή παρέχει έναν τρόπο για να γίνει αυτό. Όμως, προτού αυτές οι μετρήσεις μεταφραστούν σε εκτιμήσεις για την αφθονία του διοξειδίου του πυριτίου, οι ερευνητές χρειάζονταν έναν αξιόπιστο τρόπο για να τις βαθμονομήσουν.
Ξεκίνησαν στο εργαστήριο κατασκευάζοντας μικροσκοπικά γυάλινα σφαιρίδια διαμέτρου περίπου μισού χιλιοστού (0,02 ίντσες), το καθένα με μια ακριβώς ελεγχόμενη αναλογία διοξειδίου του πυριτίου.
Στη συνέχεια, μέτρησαν τις υπέρυθρες ιδιότητες αυτών των δειγμάτων. «Τα γυάλινα σφαιρίδια εξυπηρετούν μια λειτουργία παρόμοια με τα βάρη βαθμονόμησης σε μια ζυγαριά», εξηγεί η Iris Weber από το Πανεπιστήμιο του Μύνστερ.
«Το βάρος τους είναι γνωστό με ακρίβεια. Επομένως, μας επιτρέπουν να ερμηνεύσουμε σωστά την ένδειξη της ζυγαριάς. Με παρόμοιο τρόπο, τα γυάλινα σφαιρίδια μας επιτρέπουν να βγάλουμε τα σωστά συμπεράσματα από τις ιδιότητες της υπέρυθρης ακτινοβολίας».
Η Σελήνη βάζει τη μέθοδο σε δοκιμασία
Προτού εφαρμόσει τη βαθμονόμηση στον Ερμή, η ομάδα τη δοκίμασε σε έναν πολύ μεγαλύτερο φυσικό στόχο με μετρήσεις που μπορούσαν να ελεγχθούν ανεξάρτητα: τη Σελήνη.
Το Lunar Reconnaissance Orbiter της NASA, το οποίο περιφέρεται γύρω από τη Σελήνη από το 2009, έχει χαρτογραφήσει την υπέρυθρη ακτινοβολία από την επιφάνειά της σε υψηλή χωρική ανάλυση.
Χρησιμοποιώντας αυτές τις παρατηρήσεις, οι ερευνητές δημιούργησαν τον πρώτο πλήρη χάρτη διοξειδίου του πυριτίου σε ολόκληρη τη σεληνιακή επιφάνεια. Το σημαντικότερο είναι ότι μπορούσαν να συγκρίνουν τα αποτελέσματα με πραγματικά σεληνιακά πετρώματα που μεταφέρθηκαν στη Γη από διαφορετικές τοποθεσίες, μέσω επανδρωμένων και μη επανδρωμένων αποστολών.
Η ταύτιση αυτή αποτέλεσε μια δοκιμασία για τη σχέση που είχαν καθορίσει μεταξύ της υπέρυθρης ακτινοβολίας και της περιεκτικότητας σε διοξείδιο του πυριτίου.
«Η Σελήνη αποτελεί ένα είδος λυδίας λίθου για εμάς – και ένα σημαντικό εννοιολογικό σκαλοπάτι στην πορεία μας προς τον Ερμή», δήλωσε ο Christian Renggli, πρώτος συγγραφέας και επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας «Experimental Laboratory Magma Oceans» στο MPS.
Μόνο αφού η μέθοδος πέρασε επιτυχώς αυτή τη σεληνιακή δοκιμασία, οι ερευνητές την εφάρμοσαν στις υπέρυθρες παρατηρήσεις του Ερμή. Τα δεδομένα αυτά περιελάμβαναν μετρήσεις που συγκεντρώθηκαν με το τηλεσκόπιο Bok στο Αστεροσκοπείο Steward στην Αριζόνα.
Το BepiColombo θα μπορούσε να ξεκαθαρίσει το τοπίο
Οι ερευνητές ελπίζουν τώρα ότι η αποστολή BepiColombo του ESA θα προσφέρει μια ανεξάρτητη δοκιμασία για την απροσδόκητα χαμηλή αφθονία διοξειδίου του πυριτίου στον Ερμή.
Το διαστημικό σκάφος, το οποίο αποτελείται από δύο διαχωρίσιμους ανιχνευτές που παρέχονται από τον ESA και τη JAXA, είναι προγραμματισμένο να εισέλθει σε τροχιά γύρω από τον Ερμή τον Νοέμβριο του 2026.
Πριν από αυτό, οι δύο ανιχνευτές είναι προγραμματισμένο να διαχωριστούν από τη μονάδα μεταφοράς τους στις 3 Σεπτεμβρίου 2026.
Το όργανο MERTIS του BepiColombo, το οποίο αναπτύχθηκε και κατασκευάστηκε υπό την καθοδήγηση του DLR σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Πλανητολογίας του Πανεπιστημίου του Μύνστερ, αναμένεται να συλλέξει υπέρυθρες μετρήσεις με σημαντικά μεγαλύτερη ακρίβεια και χωρική ανάλυση.
«Η μελέτη μας θέτει τις βάσεις για την εξαγωγή των πλέον ακριβών πληροφοριών σχετικά με την περιεκτικότητα της επιφάνειας του Ερμή σε διοξείδιο του πυριτίου από τις μετρήσεις του BepiColombo», δήλωσε ο Christian Renggli.
