عطارد کوچکترین سیاره منظومه شمسی است و به دلیل سطح تاریک و چگالی بالای هسته خود، همیشه پنهانکار بوده است. با این حال، ستارهشناسان معتقدند که سطح این سیاره حاوی مقادیر قابلتوجهی گرافیت، نوعی از کربن، میباشد. اکنون یک تحقیق جدید وجود یک لایه الماس ضخیم در زیر این پوسته گرافیتی، در مرز میان هسته و گوشته، را آشکار کرده است.
دانشمندان چینی و بلژیکی به طور مشترک مطالعهای را در نشریه نیچر کامیونیکیشنز منتشر کردهاند که وجود یک لایه الماس را در مرز هسته و گوشته عطارد تایید میکند. این پژوهش نشان میدهد که ضخامت این لایه تا ۱۸ کیلومتر، معادل ۱۱ مایل، میرسد. این یافتن پیشرفتی مهم در درک فرایندهای تمایز سیارهای، یعنی نحوه شکلگیری لایههای درونی مجزا در سیارات، محسوب میشود.
تحقیقکنندگان بر این باورند که لایه الماس ناشی از تبلور اقیانوس ماگمای غنی از کربن عطارد شکل گرفته است. با سرد شدن سیاره، این کربن یک پوسته گرافیتی بر روی سطح ایجاد کرد. با این حال، این مطالعه فرضیهای را که گرافیت تنها فاز پایدار کربنی در آن دوره بوده، به چالش میکشد.
دکتر یانهائو لین، یکی از نویسندگان این تحقیق از مرکز تحقیقات پیشرفته علم و فناوریهای فشار بالا در پکن، به فیز.ارگ گفت سالها پیش متوجه شدم که وجود کربن بسیار زیاد در عطارد میتواند پیامدهای مهمی داشته باشد. این موضوع مرا به این نتیجه رساند که احتمالا اتفاقی خاص در باطن این سیاره رخ داده است.
شرایطی که باعث تشکیل لایه الماس ضخیم در عطارد شده است
محققان از آزمایشهای فشار و دمای بالا به همراه مدلسازی ترمودینامیکی برای بازسازی شرایط درونی عطارد استفاده کردند. آنها توانستند به سطوح فشاری تا ۷ گیگاپاسکال برسند که امکان مطالعه فازهای تعادلی مواد معدنی عطارد را فراهم کرد.
پژوهشگران مشخص کردند که وجود گوگرد در هسته آهنی عطارد بر فرایند تبلور اقیانوس ماگما تأثیر میگذارد. گوگرد دمای مایع را کاهش میدهد و تشکیل یک لایه الماس را در مرز هسته و گوشته تسهیل میکند. همچنین یک لایه سولفید آهن را ایجاد میکند که بر محتوای کربن در طول تمایز سیارهای اثر میگذارد.
رسانایی حرارتی بالای لایه الماس بر دینامیک حرارتی و تولید میدان مغناطیسی عطارد اثر میگذارد. لایه الماس به انتقال گرما از هسته به گوشته کمک میکند؛ از این رو بر شیب دما، همرفت در هسته بیرونی مایع و در نتیجه بر میدان مغناطیسی تأثیر میگذارد.
فرایندهای مشاهدهشده در عطارد ممکن است در سیارات دیگر نیز رخ دهد و به طور بالقوه نشانههای مشابهی از خود بگذارند. این مطالعه نتیجه میگیرد که لایههای الماس مشابه میتواند در سایر سیارات سنگی وجود داشته باشد، البته در صورتی که شرایط به طور دقیق مناسب باشد.