과학자들은 수성에 대해 틀렸습니까? 그녀의 큰 철 심장은 자기 때문일 수 있습니다!

메릴랜드 대학의 새로운 연구에 따르면 태양의 자기장에 대한 근접성이 행성의 내부 구조를 결정합니다.

새로운 연구는 왜 수성이 대기에 비해 큰 핵 (지구의 핵과 지각 사이의 층)을 가지고 있는지에 대한 일반적인 가설과 모순됩니다. 수십 년 동안 과학자들은 태양계가 형성되는 동안 다른 물체와 뺑소니 충돌을 일으켜 수성의 암석 맨틀의 대부분을 날려 버리고 크고 밀도가 높은 광물 코어를 내부에 남겼다고 주장 해 왔습니다. 그러나 새로운 연구에 따르면 충돌이 원인이 아니라 태양의 자력이 원인이라는 것이 밝혀졌습니다.

메릴랜드 대학 지질학 교수 인 William McDonough와 도호쿠 대학의 Takashi Yoshizaki는 암석 행성 핵의 밀도, 질량 및 철 함량이 태양 자기장으로부터의 거리에 영향을받는 것을 보여주는 모델을 개발했습니다. 모델을 설명하는 논문은 2021 년 7 월 2 일 저널에 게재되었습니다. 지구 및 행성 과학의 발전.

“우리 태양계의 네 내부 행성 인 수성, 금성, 지구 및 화성은 금속과 암석의 비율이 서로 다릅니다.”라고 McDonough는 말했습니다. “행성들이 태양에서 멀어짐에 따라 핵의 미네랄 함량이 감소하는 기울기가 있습니다. 우리의 논문은 초기 태양계의 원자재 분포가 태양의 자기장에 의해 제어된다는 것을 보여줌으로써 어떻게 발생했는지 설명합니다. ”

McDonough는 이전에 행성 과학자들이 외계 행성의 구성을 결정하기 위해 일반적으로 사용하는 지구 형성 모델을 개발했습니다. (이 작품에 대한 그의 주요 논문은 8000 회 이상 인용되었습니다.)

McDonough의 새로운 모델은 어린 태양이 소용돌이 치는 먼지와 가스 구름으로 둘러싸여 있었을 때 태양계의 초기 형성 중에 철 입자가 태양의 자기장에 의해 중앙으로 당겨 졌다는 것을 보여줍니다. 이 먼지와 가스 덩어리로 행성이 형성되기 시작했을 때 태양에 더 가까운 행성은 멀리있는 행성보다 더 많은 철을 코어에 융합했습니다.

연구자들은 암석 행성의 중심부에있는 철의 밀도와 비율이 행성 형성 동안 태양 주변의 자기장의 강도와 관련이 있음을 발견했습니다. 그들의 새로운 연구는 우리 태양계 외부의 행성을 포함하여 암석 행성의 형성을 설명하려는 미래의 시도에서 자기를 고려해야한다고 제안합니다.

지구의 핵심 구성은 생명을 지원하는 능력에 중요합니다. 예를 들어 지구에서 용융 된 철심은 암을 유발하는 우주선으로부터 지구를 보호하는 자기권을 생성합니다. 또한 펄프에는 탄소 기반 생명체를 유지하는 데 중요한 영양소 인 지구상에서 발견되는 대부분의 인이 포함되어 있습니다.

현재 행성 형성 모델을 사용하여 McDonough는 가스와 먼지가 형성되는 동안 태양계의 중심으로 끌어들이는 속도를 결정했습니다. 그는 태양이 폭발 할 때 생성 될 자기장을 고려하고이 자기장이 어떻게 먼지와 가스 구름을 통해 철을 끌어 당기는지를 계산했습니다.

초기 태양계가 냉각되기 시작하면서 태양에 끌리지 않은 먼지와 가스가 함께 뭉치기 시작했습니다. 태양에 더 가까운 질량은 더 강한 자기장에 노출 될 수 있으므로 태양에서 먼 질량보다 더 많은 철을 포함합니다. 덩어리가 합쳐져서 회전하는 행성으로 냉각되면서 중력이 철을 코어로 끌어 당깁니다.

McDonough는이 모델을 행성 형성에 대한 그의 계산에 통합했을 때 과학자들이 우리 태양계의 행성에 대해 알고있는 것과 일치하는 광물 함량 및 밀도의 기울기를 밝혔습니다. 수은은 질량의 약 4 분의 3을 차지하는 금속 코어를 가지고 있습니다. 지구와 금성의 핵은 질량의 3 분의 1에 불과하며 암석 행성에서 가장 먼 화성은 질량의 1/4을 넘지 않는 작은 핵을 가지고 있습니다.

행성 형성에서 자기가 수행하는 역할에 대한 이러한 새로운 이해는 현재 지구 기반 관측에서 별의 자기 특성을 결정할 방법이 없기 때문에 외계 행성 연구에 장애물을 만듭니다. 과학자들은 태양에서 방출되는 빛의 스펙트럼을 기반으로 외계 행성의 구성을 추론합니다. 별의 다른 원소들은 다른 파장의 복사를 방출하므로, 그 파장을 측정하면 별이 무엇으로 만들어 졌는지, 그리고 아마도 그 주위의 행성이 무엇인지 알 수 있습니다.

McDonough는 “더 이상 ‘아, 별의 구성이 이렇게 생겼습니다.’라고 말하면 안됩니다. 따라서 주변 행성은 이렇게 보일 것입니다. 철은 태양계의 초기 성장에서 별의 자기 적 특성을 기반으로합니다.

이 연구의 다음 단계는 과학자들이 우리와 같은 또 다른 행성계를 찾는 것입니다. 하나는 중앙 태양에서 멀리 떨어진 곳에 바위 같은 행성이 흩어져있는 것입니다. 태양계에서와 같이 행성이 태양에서 떠날 때 행성의 밀도가 감소하면 연구원들은이 새로운 이론을 확인하고 자기장이 행성의 형성에 영향을 미친다는 결론을 내릴 수 있습니다.

참조 : “접착 디스크의 자기장에 의해 제어되는 지구 행성 구성”작성자 : William F. McDonough 및 Takashi Yoshizaki, 2021 년 7 월 2 일 지구 및 행성 과학의 발전.
DOI : 10.1186 / s40645-021-00429-4