Merkurovo podrijetlo i dalje je jedno od ključnih neriješenih pitanja planetarne znanosti. Planet najbliži Suncu ima neuobičajeno velik metalni jezgru, koja čini oko 70 % njegove mase, te tanki plašt od silikata. Prevladavalo je mišljenje da je Merkur tijekom ranog razdoblja nastanka Sunčeva sustava izgubio veći dio kore i plašta u sudaru s mnogo većim tijelom. No nova istraživanja ukazuju da je takav scenarij vrlo malo vjerojatan. Umjesto toga, ključ bi mogao ležati u sudaru dvaju tijela slične mase.
Nova analiza objavljena u časopisu Nature Astronomy nudi drukčije objašnjenje Merkurova podrijetla. Umjesto rijetkog sudara s većim tijelom, istraživači smatraju da se planet oblikovao nakon tangencijalnog sudara dvaju protoplaneta sličnih masa, događaja koji su u ranom Sunčevu sustavu bili znatno učestaliji. Rad je vodio Patrick Franco, brazilski astronom s doktoratom Nacionalnog opservatorija u Rio de Janeiru, danas poslijedoktorski istraživač na Institutu de Physique du Globe u Parizu.
“Naše simulacije pokazuju da za nastanak Merkura nisu bile potrebne iznimne okolnosti. Dovoljan je bio sudar pod kutom između dvaju protoplaneta slične mase. Takav scenarij daleko je uvjerljiviji s dinamičkog i statističkog stajališta”, navodi Franco.
Prethodna istraživanja pokazala su da su sudari tijela vrlo različitih masa rijetki događaji. Sudari protoplaneta slične veličine bili su mnogo češći, a cilj ove studije bio je ispitati može li takav događaj dovesti do planeta s obilježjima kakva danas vidimo na Merkuru.
Sudar u kasnoj fazi formiranja Sunčeva sustava
Prema modelu, hipotetski sudar dogodio se u kasnoj fazi nastanka Sunčeva sustava, kada su u unutarnjim regijama blizu Sunca djelovala brojna stjenovita tijela usporedive veličine.
“To su bili mladi planeti u nastajanju, koji su međusobno gravitacijski djelovali, remetili putanje i povremeno se sudarali, sve dok nije nastao stabilan poredak planeta kakav danas poznajemo, objašnjava Franco.
Kako bi rekonstruirali taj scenarij, istraživači su primijenili metodu računalne simulacije poznatu kao “smoothed particle hydrodynamics (SPH)”. Ova tehnika omogućuje modeliranje plinova, tekućina i čvrstih tijela u uvjetima velikih deformacija, sudara ili fragmentacije.
SPH se široko koristi u kozmologiji, astrofizici i dinamici planeta, ali i u inženjerstvu te računalnoj grafici. Temelji se na Lagrangeovoj funkciji, razvijenoj u 18. stoljeću, koja opisuje razvoj sustava prateći kretanje svake pojedine čestice u prostoru i vremenu.
“Pomoću detaljnih SPH simulacija uspjeli smo reproducirati i ukupnu masu Merkura i njegov neuobičajeni omjer metala i silikata, s odstupanjem manjim od 5 %”, kaže Franco.
Objašnjenje neuobičajenog sastava
Prema ovom modelu, Merkur je u početku imao sastav sličan ostalim terestričkim planetima. No sudar bi mogao odstraniti i do 60 % izvornog plašta, što objašnjava njegov neuobičajeno visok udio metala i relativno mali udio silikatnog materijala.
“Raniji modeli pretpostavljali su da bi se odvojeni materijal nakon sudara ponovno vratio planetu. U tom slučaju Merkur ne bi imao današnji omjer jezgre i plašta. U našem modelu dio materijala, ovisno o početnim uvjetima, biva izbačen i više se ne vraća, čime se očuvava nesrazmjer između jezgre i plašta”, objašnjava Franco.
Jedno od otvorenih pitanja jest sudbina materijala koji je Merkur izgubio. Ako je sudar nastao na bliskim orbitama, moguće je da je taj materijal završio u drugom tijelu u nastajanju, primjerice u Veneri. To je hipoteza koju će trebati dodatno ispitati.
Prema Francu, novi model može poslužiti i za proučavanje nastanka drugih stjenovitih planeta te procesa diferencijacije i gubitka materijala u ranim fazama Sunčeva sustava. Sljedeći koraci uključuju usporedbe s geokemijskim podacima iz meteorita i uzorcima s misija koje proučavaju Merkur, poput misije BepiColombo Europske svemirske agencije (ESA) i Japanske svemirske agencije (JAXA).
“Merkur je i dalje najmanje istraženi planet našeg sustava, ali to se mijenja. Nova generacija istraživanja i misija već je u tijeku i očekuje nas još mnogo otkrića”, zaključuje Franco.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
