Найближча до Сонця планета, Меркурій, має низку особливостей, які ускладнюють точне визначення її походження.
Нове дослідження припускає, що Меркурій міг бути єдиною планетою, що вижила з групи планет, які "народилися" занадто близько до нашої зірки.
Як відомо, наша Сонячна система утворилася з міжзоряної хмари газу і пилу. Більша частина маси цієї хмари зрештою зосередилася в Сонці, а інша частина закрутилася навколо світила, породивши диск із газу і пилу, всередині якого і виросли планети.
Пил у цьому диску складався із зерен каменю і металу, які під час зіткнення злипалися й утворювали все більші об'єкти.
Якщо діаметр цих мас каменю і металу перевищував сотні кілометрів, їхня власна гравітація виштовхувала щільні елементи до центру об'єкта. Саме так внутрішня частина сучасних кам'янистих планет (Меркурій, Венера, Земля і Марс) розділилася на щільне металеве ядро, яке складається здебільшого із заліза і нікелю, і більш легку кам'яну мантію.
Однак Меркурій є особливою планетою, оскільки його металеве ядро надзвичайно велике щодо його малих розмірів. На перший погляд, найпростіше пояснення полягає в тому, що під час свого формування перша планета поглинула більше металу, але ця ідея не узгоджується з тим, що ми знаємо про механізми формування планет.
Не виключено, що його минуле було набагато бурхливішим.
Коротка історія Сонячної системи
Крім великого розміру ядра, Меркурій характеризується тим, що містить менше летких елементів, ніж можна було б очікувати.
Летючі елементи - це ті, які легко випаровуються за високих температур, і в цьому контексті до них відносяться не тільки кисень або азот, а й деякі метали з відносно низькою температурою кипіння, такі як калій, цезій і рубідій.
Ці особливості пояснюються, якщо в минулому Меркурій мав щільну кам'янисту мантію, до того ж його маса була вдвічі більшою, ніж сьогодні.
Протягом першого мільйона років історії Сонячної системи інше небесне тіло мало зіткнутися з Меркурієм і викинути більшу частину його мантії в космос. Хоча частина викинутого кам'янистого матеріалу впала б назад на планету, що перебуває так близько до Сонця, сонячний вітер видалив би уламки з її поверхні, не дозволивши планеті відновити колишню масу.
Ця гіпотеза пояснює не тільки те, чому Меркурій має велике ядро, а й відсутність на ньому летких речовин, оскільки дуже високі температури, що виникли під час удару, дали змогу їм випаруватися в космос.
Компютерна модель перших мільйонів років
У новому дослідженні проведено комп'ютерне моделювання з метою відтворення того, який вигляд могла мати Сонячна система протягом перших мільйонів років свого існування.
Для цього його автори змоделювали безліч варіантів Сонячної системи з різною кількістю протопланет, а потім змоделювали еволюцію їхніх орбіт протягом мільйонів років.
Мета дослідження полягала в тому, щоб знайти, які комбінації речовини-маси призведуть до появи зоряної системи, більш схожої на нинішню, через тривалий час.
Результати дослідження показують, що на ранніх етапах існування Сонячна система могла містити від 3 до 6 протопланет розміром з Марс на відстані від 30 до 100 мільйонів кілометрів від Сонця - смуга, яку сьогодні займають Меркурій і Венера.
У багатьох змодельованих сценаріях кілька з первісних небесних тіл в кінцевому підсумку стикаються і породжують планети з характеристиками, подібними до характеристик Меркурія.
Matthew S. Clement et al. “Dynamical Avenues for Mercury’s Origin. I. The Lone Survivor of a Primordial Generation of Short-period Protoplanets ”. The Astronomical Journal, Volume 161, Number 5 2021
