عطارد و زمین پس از تشکیل مسیرهای بسیار متفاوتی را دنبال کردند. عطارد، کوچکترین سیاره و نزدیکترین سیاره به خورشید، به نظر می رسد نسبتاً سریع سرد شده است. تقریباً یک میلیارد سال پس از شکل‌گیری، فعالیت‌های آتشفشانی ممکن است تا حد زیادی متوقف شده باشد و سیاره را با یک پوسته سنگی سخت و پیوسته پوشانده باشد.
زمین هرگز به همان حالت نرسیده است. پوسته آن از نظر زمین شناسی فعال باقی می ماند و آتشفشان ها و تکتونیک صفحه ای دائماً شکل سیاره را تغییر می دهند. در مقابل، عطارد تا حد زیادی میلیاردها سال است که در جای خود منجمد شده است. دانشمندان هنوز در حال کار برای درک دقیق چگونگی تاریخ آتشفشانی آن هستند و چگونه این فرآیندهای اولیه دنیایی را که امروز می بینیم ایجاد کردند.
یکی از بهترین راه‌ها برای کشف این تاریخ، مطالعه ترکیب شیمیایی سطح عطارد است.
سیلیس جیوه کمتر از حد انتظار است
محققان موسسه تحقیقاتی ماکس پلانک برای تحقیقات منظومه شمسی در آلمان و دانشگاه‌های مونستر و گوتینگن، همچنین در آلمان، دقیق‌ترین تخمین را از میزان سیلیس روی سطح عطارد انجام داده‌اند.
یافته ها، در مجله منتشر شده است تحقیقات سیاره ای، یک نتیجه غیر منتظره را نشان می دهد. سیلیس حدود 37 درصد از جرم سطح عطارد را تشکیل می دهد که تا 25 درصد کمتر از تخمین های قبلی است. Planetary Research یک مجله Diamond Open Access است، به این معنی که تحقیقات آن به صورت رایگان در دسترس خوانندگان علاقه مند است.
دی اکسید سیلیکون در زمین بسیار رایج است. این ترکیب که از یک اتم سیلیکون و دو اتم اکسیژن ساخته شده است، به شکل خالص در موادی مانند ماسه وجود دارد و همچنین جزء اصلی سنگ‌های آتشفشانی است. بازالت، آندزیت و گرانیت می توانند تا 75 درصد سیلیس داشته باشند.
فراوانی غیرمنتظره کم عطارد می تواند بینش مهمی در مورد چگونگی تشکیل پوسته سیاره ارائه دهد.
کریستین رنگلی، نویسنده اصلی مطالعه جدید و رئیس گروه تحقیقاتی آزمایشگاهی تجربی اقیانوس ماگما در MPS، گفت: یافته‌های ما نشان می‌دهد که سنگ‌های آتشفشانی عطارد از مواد گوشته مذاب عمیق‌تر از آنچه قبلا تصور می‌شد تشکیل شده‌اند.
سرنخی از فضای داخلی داغ عطارد
گوشته لایه زیر پوسته جامد سیاره است. در اوایل تاریخ سیاره، بسیاری از این منطقه ممکن است مذاب باقی مانده باشد.
همانطور که گوشته مذاب به تدریج سرد می شود، اولین سنگ هایی که جامد می شوند حاوی سیلیس نسبتا کمی هستند. همانطور که مواد بیشتر متبلور می شوند، سیلیس به طور فزاینده ای در مذاب باقی مانده متمرکز می شود. بنابراین، گدازه ای که بعداً در این فرآیند به سطح می رسد حاوی مقادیر بیشتری از این ترکیب است.
این بدان معنی است که سطوح پایین غیرعادی سیلیس در سطح ممکن است به داستان متفاوتی اشاره کند. در مورد عطارد، این کشف نشان می‌دهد که مواد آتشفشانی ممکن است از مناطق عمیق‌تری از گوشته که در دماهای بسیار بالا ذوب شدیدتری را تجربه کرده‌اند، آمده باشد.
احتمال دیگر این است که پوسته عطارد در ابتدا حاوی سیلیس بیشتری بود اما به مرور زمان اکسیژن را از دست داد.
دانه های شیشه ای کوچک به رمزگشایی سیاره دیگر کمک می کنند
تعیین دقیق اینکه عطارد از چه چیزی ساخته شده است دشوار است زیرا دانشمندان هرگز نمونه سنگی را از سطح آن جمع آوری نکرده اند. هیچ فرودگر تا به حال در آنجا کار نکرده است، بنابراین محققان باید بر رصدهای سنجش از دور از تلسکوپ ها و فضاپیماها تکیه کنند.
تشعشعات مادون قرمز ساطع شده از سطح می تواند سرنخ هایی را در مورد مواد معدنی و ترکیبات شیمیایی ارائه دهد. چالش این است که چگونه این سیگنال های مادون قرمز را به تخمین های ترکیبی قابل اعتماد ترجمه کنیم.
برای بهبود این فرآیند، محققان ابتدا دانه های شیشه ای ریز را در آزمایشگاه ایجاد کردند. هر مهره فقط حدود نیم میلی متر قطر داشت و حاوی مقدار سیلیکا به دقت کنترل شده بود. سپس این تیم خصوصیات دقیق مادون قرمز هر نمونه را اندازه گیری کردند.
آیریس وبر از دانشگاه مونستر توضیح می‌دهد: «دانه‌های شیشه‌ای عملکردی مشابه وزن‌های کالیبراسیون روی ترازو دارند. “وزن آنها دقیقا مشخص است. بنابراین، آنها به ما اجازه می دهند تعادل ترازو را به درستی تفسیر کنیم. به طور مشابه، دانه های شیشه ای به ما اجازه می دهند تا از خواص تابش فروسرخ نتیجه گیری درستی داشته باشیم.”
تست تکنیک روی ماه
قبل از اعمال این روش برای عطارد، دانشمندان آن را روی یک هدف طبیعی بسیار بزرگتر آزمایش کردند: ماه.
ماه یک آزمایش غیرمعمول مفید ارائه می دهد زیرا دانشمندان هم مشاهدات دقیق سنجش از دور و هم نمونه های واقعی سنگ ماه را دارند. مدارگرد شناسایی ماه ناسا از سال 2009 به دور ماه می چرخد و اندازه گیری های با وضوح بالا از تابش فروسرخ که از سطح آن می آید را جمع آوری می کند.
محققان با استفاده از این اندازه‌گیری‌ها و روش کالیبراسیون جدید آنها، اولین نقشه کاملی را تهیه کردند که محتوای سیلیس سطح ماه را نشان می‌دهد.
سپس آنها می‌توانند این نتایج را با سنگ‌های ماه که از مکان‌های مختلف توسط ماموریت‌های فضانوردی و فضاپیماهای بدون سرنشین به زمین بازگردانده شده‌اند، مقایسه کنند. این مقایسه به آنها اجازه داد تا بررسی کنند که برآوردهای مادون قرمز آنها با ترکیب شناخته شده نمونه های واقعی مطابقت دارد یا خیر.
ماه نوعی سنگ محک برای ما است – و یک گام مفهومی مهم در راه ما به عطارد.
کریستین رگلی، اولین نویسنده و رئیس گروه تحقیقاتی آزمایشگاهی تجربی ماگما اقیانوس ها در MPS
معکوس کردن روش به عطارد
تنها پس از اینکه این روش با موفقیت از این “آزمون ماه” عبور کرد، محققان آن را برای عطارد به کار بردند.
برای مرحله آخر مطالعه، آنها مشاهدات فروسرخ عطارد جمع آوری شده از زمین، از جمله اندازه گیری های انجام شده با تلسکوپ بوک در رصدخانه استوارد در ایالت آریزونا را تجزیه و تحلیل کردند.
این داده ها به این تخمین منجر شد که سطح عطارد حاوی حدود 37 درصد سیلیس است که به میزان قابل توجهی کمتر از آنچه دانشمندان قبلاً تصور می کردند.
اکنون محققان امیدوارند که ماموریت ESA BepiColombo آزمایش دقیق تری از یافته های آنها ارائه دهد.
BepiColombo می تواند شیمی عطارد را تایید کند
BepiColombo که شامل دو کاوشگر جداشدنی است که به ترتیب توسط ESA و JAXA ارائه شده است، قرار است در نوامبر سال جاری وارد مدار عطارد شود. اولین گام به سمت این مرحله از ماموریت در 3 سپتامبر 2026 رخ داد، زمانی که دو کاوشگر از ماژول حمل و نقل جدا شدند.
ابزار MERTIS BepiColombo پس از قرار گرفتن در موقعیت، اندازه گیری های مادون قرمز بسیار دقیق تری از عطارد را با وضوح بسیار بالاتر جمع آوری می کند. MERTIS تحت رهبری DLR همراه با موسسه سیاره شناسی در دانشگاه مونستر توسعه و ساخته شد.
این مشاهدات می تواند تأیید کند که آیا عطارد واقعاً دارای چنین غلظت غیرمعمول کم سیلیس است یا خیر و به دانشمندان تصویر واضح تری از شرایط شدیدی که میلیاردها سال پیش پوسته آن را شکل داده است ارائه می دهد.
کریستین رگلی می‌گوید: «مطالعه ما زمینه‌ای را برای به دست آوردن دقیق‌ترین اطلاعات ممکن در مورد محتوای سیلیس سطح عطارد از اندازه‌گیری‌های BepiColombo ایجاد می‌کند.
