Какая планета, заполненная алмазами, обнаружена прямо в Солнечной системе, совсем рядом с Землей?

Меркурий может содержать слой алмазов толщиной 15 км

Hành tinh nào chứa đầy kim cương lộ diện ngay trong Hệ Mặt Trời, rất gần Trái Đất?- Ảnh 2. — Меркурий — самая маленькая планета Солнечной системы, а также самая близкая к Солнцу (Фото: Shutterstock).

Меркурий — планета, полная загадок. Например, хотя магнитное поле Меркурия значительно слабее земного, учёные не ожидали его существования, поскольку планета очень мала и, по-видимому, геологически неактивна. На поверхности Меркурия также есть необычно тёмные пятна, которые миссия Messenger идентифицировала как графит, разновидность углерода. Это вызвало любопытство Яньхао Линя, учёного из Пекинского научно-исследовательского центра науки и технологий высокого давления и соавтора исследования. Чрезвычайно высокое содержание углерода на Меркурии навело его на мысль о том, что внутри планеты может быть что-то особенное, сообщило издание Live Science 18 июля.

Ученые предполагают, что Меркурий, как и другие каменистые планеты, мог образоваться в результате остывания горячего магматического океана. Океан Меркурия, вероятно, был богат углеродом и силикатами. Металлы сначала сгустились в океане, образовав центральное ядро планеты, а оставшаяся магма кристаллизовалась в среднюю мантию и внешнюю кору планеты.

Годами учёные считали, что температура и давление в мантии достаточно высоки для образования углерода, который легче мантии, и его подъема на поверхность планеты. Однако исследование 2019 года показало, что мантия Меркурия может быть на 50 километров глубже, чем считалось ранее. Это значительно повысило бы температуру и давление на границе ядра и мантии, создав условия для образования углеродом алмазов.

Чтобы исследовать эту возможность, группа исследователей из Бельгии и Китая, включая Линя, протестировала химическую смесь железа, кремния и углерода. Эта смесь, подобная по составу некоторым метеоритам, имитировала магматический океан раннего Меркурия. Учёные также добавили в смесь различное количество сульфида железа. Они предположили, что магматический океан был богат серой, поскольку современная поверхность Меркурия также богата серой.

Hành tinh nào chứa đầy kim cương lộ diện ngay trong Hệ Mặt Trời, rất gần Trái Đất?- Ảnh 3. — Внутреннее строение Меркурия в младенчестве (слева) и сегодня, со слоем алмазов в самой нижней области мантии. Фото: Яньхао Линь/Бернард Чарли

Используя многослойный пресс, Линь и его коллеги подвергли химическую смесь давлению 7 гигапаскалей — примерно в 70 000 раз превышающему давление земной атмосферы на уровне моря — и температуре до 3600 градусов по Фаренгейту (1970 градусов по Цельсию). Эти экстремальные условия имитируют условия, существующие в глубинах Меркурия. Кроме того, исследователи использовали компьютерные модели для более точного измерения температуры и давления на границе мантии и ядра Меркурия, а также для моделирования физических условий, при которых графит или алмаз были бы стабильны. Это компьютерное моделирование поможет им лучше понять фундаментальную внутреннюю структуру планеты.

Эксперименты показали, что такие минералы, как оливин, с большей вероятностью образуются в мантии. Однако учёные также обнаружили, что добавление серы в химическую смесь приводит к её затвердеванию только при более высоких температурах. Эти условия также более благоприятны для образования алмазов. Более того, компьютерное моделирование, проведённое исследователями, также показывает, что в новых условиях алмазы могут кристаллизоваться по мере затвердевания внутреннего ядра Меркурия. Расчёты показывают, что алмазы образуют слой средней толщиной около 15 километров.

Но добыча алмазов была бы невозможна. Помимо экстремальных температур на планете, алмазы залегают слишком глубоко, примерно на глубине 480 км от поверхности. Однако они критически важны для магнитного поля Меркурия. Алмазы могут способствовать переносу тепла между ядром и мантией, создавая температурный градиент, который заставляет жидкое железо вращаться, что, в свою очередь, создаёт магнитное поле, пояснил Линь.