Merkur je u ranoj povijesti mogao imati grafitnu koru debelu od 40 do 120 metara. Novi model pokazuje kako se taj sloj mogao stvoriti na oceanu magme koji je prekrivao planet: grafit se izdvajao iz taline, isplivavao na površinu i ondje nakupljao.
Istraživači sa Sveučilišta u Liègeu i KU Leuvena rekonstruirali su taj proces laboratorijskim pokusima i izračunima raspodjele ugljika. Cilj je bio objasniti zašto je dio ugljika ostao blizu površine umjesto da završi u metalnoj jezgri. Rezultate opisuju u novom znanstvenom radu u časopisu Nature Communications.
Kemijski uvjeti odredili su kamo će otići ugljik
Dok je Merkur bio rastaljen, metal se odvajao od stjenovite taline i tonuo prema središtu, gdje je nastajala jezgra. Ugljik se pritom raspodjeljivao između metala i taline iz koje su se poslije oblikovali vanjski slojevi planeta.
Pokusi pri visokim tlakovima i temperaturama pokazali su da je za tu raspodjelu presudna kemijska dostupnost kisika. U izrazito reducirajućim uvjetima, kakvi su vladali pri nastanku Merkura, ugljik slabije prelazi u metal. Više ga ostaje u stjenovitoj talini, iz koje se tijekom hlađenja može izdvojiti grafit.
Grafit je lakši od okolne taline. Umjesto da potone, podizao bi se prema površini oceana magme i postupno stvarao koru. Kombiniranjem rezultata pokusa s modelom hlađenja istraživači su izračunali debljinu tog sloja i usporedili je s procjenama izvedenima iz podataka sonde MESSENGER.
Najbolje slaganje dobili su za uvjete s iznimno malom kemijskom dostupnošću kisika. Još izraženija redukcija dovela bi do nastanka veće količine grafita nego što dopuštaju podaci o današnjoj površini.
Udari i vulkanizam izmijenili su prvobitnu koru
Debljina od 40 do 120 metara odnosi se na rekonstruirani drevni sloj. Procjena se uklapa u podatke prema kojima površinski materijal Merkura sadrži približno jedan do tri posto ugljika po masi.
Prvobitna kora ne bi ostala netaknuta. Tijekom povijesti planeta udari meteorita razbijali su je i raznosili materijal, dok su je vulkanske erupcije prekrivale lavom. Grafit se tako mogao pomiješati s mlađim stijenama, ostavljajući tragove u današnjoj površini.
Zamisao o grafitnoj kori nastaloj na oceanu magme postoji još od ranijih analiza podataka MESSENGER-a. Ova studija ispituje može li se takva kora dobiti u laboratorijski provjerenim uvjetima i istodobno objasniti raspodjela ugljika u unutrašnjosti planeta.
Time je postavljen zahtjevniji test za modele nastanka Merkura: isti kemijski uvjeti moraju objasniti i grafit pri površini i količinu ugljika koja je završila u jezgri. Procijenjena debljina kore ovisi upravo o tome koliko dobro model uspijeva povezati ta dva dijela povijesti planeta.
