Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Самая ранняя атмосфера на Меркурии

Самая ранняя атмосфера на Меркурии
Ученые смоделировали, как испарение поверхности магматического океана будет формировать его атмосферу.


Меркурий - очень необычная планета. Самая маленькая в Солнечной системе и ближайшая к Солнцу планета, находится в резонансе вращения 3:2, медленно вращается и испытывает палящий жар до 430 градусов по Цельсию, а ночная сторона становится холодной до -170 градусов по Цельсию. Из-за того, что его ядро ??намного больше, чем у Земли, и богато железом, оно второе по величине средней плотности в Солнечной системе, всего на 1,5 % ниже земной. Несмотря на близость к Солнцу, поверхность Меркурия, как ни удивительно, оказалась богатой летучими элементами, такими как натрий и сера.

Разделение планеты на богатое железом ядро ??и скалистую мантию (геологическая область между ядром и корой) предполагает, что на Меркурии был океан магмы в начале формирования. Как и любая жидкость, этот океан испарился бы, но в случае Меркурия температуры были настолько высокими, что пар состоял не из воды, а из горных пород. В новом исследовании, опубликованном в The Planetary Science Journal, Ноа Ягги и его коллеги смоделировали, как испарение поверхности магматического океана будет формировать атмосферу, и определили, могут ли потери из атмосферы изменить состав Меркурия, отвечая на открытый вопрос о том, почему умеренно летучие элементы (например, натрий) скопились на поверхности Меркурия. Результаты были удивительными.

Океаны с ранней планетной магмой не являются чем-то необычным, объяснила Линди Элкинс-Тантон, директор Школы исследования Земли и космоса в Университете штата Аризона. «Мы думаем, что на всех каменистых планетах есть один или несколько океанов магмы по мере их образования. Последствия аккреции к концу формирования планет настолько сильны, что они растопят планеты на некую глубину».

Ранняя Солнечная система была суровым и активным местом, полным летающих камней, массивных столкновений и тяжелых бомбардировок. Тепло, вызванное этими событиями, в дополнение к радиоактивному распаду и теплу, создаваемому богатым железом ядром Меркурия, поддерживало поверхность и планету внутри в расплавленном состоянии. Модели показывают, что эти процессы привели к повышению температуры поверхности примерно до 2400 К (3860 градусов по Фаренгейту). Может ли испарение, а затем атмосферные потери изменить состав Меркурия?


Ягги и его команда предположили, что у Меркурия два первоначальных размера, один больше сегодняшнего, как предполагают некоторые ученые, и четыре возможных состава океана магмы. Летучие вещества, такие как углекислый газ, окись углерода, водород (H2) и вода, растворяются в магме и могут улетучиваться в виде газа при снижении давления. Сравнительно нелетучие породообразующие элементы, такие как кремний, натрий или железо, могут существовать в виде газов, таких как монооксид кремния (SiO), только при очень высоких температурах, которые существовали в раннем магматическом океане. Разница между летучими и нелетучими газообразными веществами в том, что для данной температуры летучие вещества получили гораздо больше равновесного давления пара, чем нелетучие. Это давление, которое атмосфера оказывает на поверхность магмы.

Исследовательская группа провела комбинированную модель внутренней атмосферы, чтобы определить эффект испарения из океана в атмосферу и, после учета химических и физических процессов в атмосфере, результирующую потерю массы из атмосферы либо в космос, либо обратно на планету. Между тем планета остывала. Жидкая магма начинает кристаллизоваться при температуре 1700 К (2600 градусов по Фаренгейту), что делает 1500 К, использованные Ягги, хорошим примером для времени жизни поверхностного расплава, и устанавливает конечную точку потери массы из-за океана магмы Меркурия.

Как в летучем, так и в нелетучем случае магматический океан испаряется, пополняя атмосферу. Молекулы могут покинуть атмосферу одним из четырех способов: нагрев плазмы солнечным ветром заряженных частиц; фотоиспарение атмосферных частиц из солнечных фотонов чрезвычайно высокой энергии, таких как рентгеновские лучи и ультрафиолетовые фотоны от Солнца глубоко в верхних слоях атмосферы, создавая утечку газа (также называемую гидродинамической утечкой); джинсовский побег, особенно когда молекулы с большой высотой, высокой скоростью и малой массой вылетают из верхних слоев атмосферы, прежде чем столкнуться с еще одним столкновением молекул; и фотоионизация, когда фотоны высокой энергии производят ионы, которые убегают различными способами.

Модель команды показала, что из четырех потенциальных механизма ускользания, ускользание Джинса было незначительным, а остальные приводили к массовым потерям от 1 миллиона до 4 миллиардов килограммов в секунду, в зависимости от времени образования Меркурия и предположений об эффективности нагрева, с верхним пределом. Диапазон, исходящий от гидродинамического ускользания - «от незначительного до преобладающего в зависимости от того, насколько эффективно атмосферные частицы нагреваются и сколько радиации было произведено и доставлено ранним Солнцем», сказал Ягги.

Но, что важно, общая потеря массы из двух испытанных атмосфер, летучих и нелетучих, оказалась очень похожей. Учитывая потерю массы, результирующая временная шкала модели для эффективного химического обмена внутри атмосферы составляла менее 10 000 лет, что подразумевает, что процессы ускользания из атмосферы составляют лишь около 0,3% от начальной массы Меркурия, или менее 2,3 км коры. (Современный радиус Меркурия составляет 2440 км.)

Таким образом, кумулятивная потеря массы не существенно изменила основной состав мантии Меркурия на стадии магматического океана. Таким образом, время охлаждения, которое зависит от вызванного парникового эффекта, определяет, сколько материала теряется за время существования океана магмы.

По словам Ягги, незначительность общей потери массы атмосферы от Меркурия, не считая гидродинамического ускользания, была удивительной. Это говорит о том, что должно быть что-то большее в измерениях с высоким содержанием натрия на поверхности Меркурия, поскольку они не могут накапливаться или теряться в каком-либо значительном количестве, учитывая смоделированные скорости потерь и время жизни океана магмы. Результаты могут быть распространены на Луну, экзопланету или планету, похожую на Землю, которая начинается в фазе горячей магмы «с непостоянной поставкой строительных блоков».

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Астрономы запечатлели планету размером с Юпитер, вращающуюся вокруг солнцеподобной звезды

Астрономы запечатлели планету размером с Юпитер, вращающуюся вокруг солнцеподобной звезды

Согласно наиболее распространенной теории, планетные системы формируются из больших облаков пыли и газа, образующих диски вокруг молодых звезд. Со временем диски срастаются, образуя планеты разного размера, состава и расстояния от своей звезды.

За последние несколько десятилетий наблюдения в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне привели к открытию дисков обломков вокруг молодых звезд (возрастом менее 100 миллионов лет). Это позволило астрономам изучить планетарные системы в их ранней истории, что дало новое представление о том, как системы формируются и развиваются. Это включает в себя инфракрасный сферический обзор для консорциума э...
30.11.22 20:17
0
0
Дания меняет направление нефтяной вышки для хранения углерода

Дания меняет направление нефтяной вышки для хранения углерода

Дания продвигается вперед с проектом Greensands - инициативой, которая позволит перекачивать огромное количество уловленного углерода на нефтяную вышку в Северном море и закачивать его, чтобы изолировать в формациях песчаника, которые когда-то содержали нефть и газ.

После получения в декабре прошлого года крупнейшего разового гранта в истории Дании (около 26 миллионов евро (27 миллионов долларов США) руководитель проекта Ineos Energy привлек британскую инженерно-консалтинговую компанию Kent для «проведения скрининговых исследований, охватывающих цепочку создания стоимости CCS от береговых участков улавливания, сжижения, берегового хранения, транспортировки и ...
29.11.22 20:01
0
-1
«Химические нейроны» находят и обрабатывают данные, хранящиеся в ДНК

«Химические нейроны» находят и обрабатывают данные, хранящиеся в ДНК

Ученые экспериментировали со способами использования ДНК в качестве носителя данных, но трудно извлекать записанные на нее данные и манипулировать ими. Теперь команда разработала «химические нейроны», которые могут проводить вычисления с данными, хранящимися в ДНК, и легко считывать ответы.

Современные системы хранения данных могут впечатлять, но, как и во многих других случаях, природа сделала это намного эффективнее, чем все, чего мы достигли. Один грамм ДНК может хранить до 215 миллионов ГБ данных, что теоретически означает, что содержимое всего Интернета может храниться в чем-то размером с обувную коробку. Более того, при правильных условиях ДНК может существовать тысячи или даже...
28.11.22 07:46
0
1
Космический телескоп Джеймса Уэбба раскрывает химические секреты далекого мира, открывая путь для изучения планет

Космический телескоп Джеймса Уэбба раскрывает химические секреты далекого мира, открывая путь для изучения планет

С тех пор как в 1995 году была открыта первая планета, вращающаяся вокруг звезды, отличной от Солнца, стало ясно, что планеты и планетные системы более разнообразны, чем мы могли себе представить. Такие экзопланеты дают нам возможность изучить, как планеты ведут себя в разных ситуациях. И изучение их атмосферы является важной частью головоломки.

Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА (JWST) — самый большой телескоп в космосе. Запущенный на Рождество 2021 года, он стал идеальным инструментом для исследования миров. Теперь ученые впервые использовали телескоп, чтобы раскрыть химический состав экзопланеты. И данные, выпущенные в виде препринта (еще не опубликованы в рецензируемом журнале), предлагают некоторые неожиданные результаты. Многи...
27.11.22 18:25
0
0
Астрономы запечатлели планету размером с Юпитер, вращающуюся вокруг солнцеподобной звезды

Астрономы запечатлели планету размером с Юпитер, вращающуюся вокруг солнцеподобной звезды

Согласно наиболее распространенной теории, планетные системы формируются из больших облаков пыли и газа, образующих диски вокруг молодых звезд. Со временем диски срастаются, образуя планеты разного размера, состава и расстояния от своей звезды.

За последние несколько десятилетий наблюдения в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне привели к открытию дисков обломков вокруг молодых звезд (возрастом менее 100 миллионов лет). Это позволило астрономам изучить планетарные системы в их ранней истории, что дало новое представление о том, как системы формируются и развиваются. Это включает в себя инфракрасный сферический обзор для консорциума э...
30.11.22 20:17
0
1
Космический телескоп Джеймса Уэбба раскрывает химические секреты далекого мира, открывая путь для изучения планет

Космический телескоп Джеймса Уэбба раскрывает химические секреты далекого мира, открывая путь для изучения планет

С тех пор как в 1995 году была открыта первая планета, вращающаяся вокруг звезды, отличной от Солнца, стало ясно, что планеты и планетные системы более разнообразны, чем мы могли себе представить. Такие экзопланеты дают нам возможность изучить, как планеты ведут себя в разных ситуациях. И изучение их атмосферы является важной частью головоломки.

Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА (JWST) — самый большой телескоп в космосе. Запущенный на Рождество 2021 года, он стал идеальным инструментом для исследования миров. Теперь ученые впервые использовали телескоп, чтобы раскрыть химический состав экзопланеты. И данные, выпущенные в виде препринта (еще не опубликованы в рецензируемом журнале), предлагают некоторые неожиданные результаты. Многи...
27.11.22 18:25
0
1
Исследование зоны появления сигнала Wow! ничего не выявило

Исследование зоны появления сигнала Wow! ничего не выявило

Международная группа астрономов провела двойное телескопическое исследование зоны, где возник сигнал Wow! и не смогла обнаружить какой-либо сигнал.

15 августа 1977 года радиотелескоп «Большое ухо» в кампусе Университета штата Огайо записал на бумажную ленту 72-секундный узкополосный сигнал. Несколько дней спустя Джерри Эхман, астроном из университета, изучил запись и нашел сигнал настолько необычным, что нацарапал слово «Wow!» рядом с точками данных. С тех пор этот сигнал долго обсуждался в астрономическом сообществе, но никто так и не смог ...
26.11.22 10:14
0
3
Возможно, в породах кратера Марса найдены органические соединения

Возможно, в породах кратера Марса найдены органические соединения

В исследовании в журнале Science анализируется несколько камней, найденных на дне кратера Езеро на Марсе, где в 2020 году приземлился марсоход Perseverance, что свидетельствует о значительном взаимодействии между камнями и жидкой водой. Эти породы также содержат доказательства, свидетельствующие о присутствии органических соединений.

Существование органических соединений (химических соединений с углеродно-водородными связями) не является прямым свидетельством жизни, поскольку они соединения могут быть созданы в результате небиологических процессов. Чтобы определить это, потребуется будущая миссия по возвращению образцов на Землю.Исследование под руководством исследователей из Калифорнийского технологического института было про...
25.11.22 09:19
0