למרקורי יש שכבת יהלום בעובי של 16 ק"מ, כך מגלה גשושית של נאס"א

ייתכן שכוכב הלכת הקטן ביותר של מערכת השמש מסתיר סוד גדול. באמצעות נתונים מגשושית מסנג'ר של נאס"א, מדענים קבעו שמעטפת יהלום בעובי של 16 ק"מ עשויה לשכב מתחת לקרום של מרקורי, כוכב הלכת הקרוב ביותר לשמש.

Robert Lea (created with Canva)/NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

מרקורי מבלבל מדענים זה מכבר מכיוון שיש לו מאפיינים רבים שאינם משותפים לכוכבי לכת אחרים במערכת השמש. אלה כוללים את פני השטח הכהים מאד שלו, הליבה הצפופה להפליא, וסיומו בטרם עת של העידן הוולקני של מרקורי.

בין החידות הללו יש גם כתמי גרפיט, סוג (או "אלוטרופ") של פחמן על פני הכוכב הפנימי ביותר של מערכת השמש. טלאים אלה הובילו מדענים להציע כי בהיסטוריה המוקדמת של מרקורי, לכוכב הלכת הזעיר היה אוקיינוס ​​מאגמה עשיר בפחמן. האוקיינוס ​​הזה היה צף אל פני השטח ויוצר כתמי גרפיט ואת הגוון הכהה של פני השטח של מרקורי.

אותו תהליך היה מוביל גם להיווצרות מעטפת עשירה בפחמן מתחת לפני השטח. הצוות שמאחורי הממצאים האלה חושב שהמעטפת הזו אינה גרפן, כפי שנחשד בעבר, אלא מורכבת מעוד אלוטרופ של פחמן יקר בהרבה: יהלום.

"אנחנו מחשבים שבהתחשב באומדן החדש של הלחץ בגבול המעטפת-ליבת המעטפת, ובידיעה שמרקורי הוא כוכב לכת עשיר בפחמן, המינרל הנושא פחמן שייווצר בממשק בין המעטפת לליבה הוא יהלום ולא גרפיט", אמר חבר הצוות אוליבייה נאמור (Olivier Namur), פרופסור חבר ב-KU לוון. "המחקר שלנו משתמש בנתונים גיאופיזיים שנאספו על ידי גשושית מסנג'ר של נאס"א".

מסנג'ר שוגרה באוגוסט 2004 והפכה לגשושית הראשונה שהקיפה את מרקורי. המשימה, שהסתיימה ב-2015, מיפתה את כל העולם הזעיר, גילתה קרח מים בשפע בצללים בקטבים ואספה נתונים חיוניים על הגיאולוגיה והשדה המגנטי של מרקורי.

פסיפס של תמונות של מרקורי שצולמו ע"י המסנג'ר כשגשושית עזבה את כוכב הלכת אחרי המעוף הראשון של המשימה / NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

מחקר חדש זה מתייחס גם להפתעה גדולה שהגיעה לפני כמה שנים כאשר מדענים העריכו מחדש את התפלגות המסה על מרקורי, וגילו שהמעטפת של כוכב הלכת הזעיר הזה עבה יותר ממה שחשבו בעבר. "חשבנו ישר שיש לכך השלכה עצומה על הִהתמינות [התפלגות של יסוד או אלוטרופ בין מינים כימיים במערכת] של פחמן, יהלום לעומת גרפיט, על מרקורי", אמר נאמור.

הצוות חקר זאת כאן על כדור הארץ על ידי שימוש במכבש בנפח גדול כדי לשחזר את הלחצים והטמפרטורות הקיימים בחלק הפנימי של מרקורי. הם הפעילו כמויות מדהימות של לחץ, מעל שבעה ג'יגה-פסקל, על סיליקט סינטטי שפעל כפרוקסי לחומר שנמצא במעטפת של מרקורי, והשיג טמפרטורות של עד 2,177 מעלות צלזיוס.

זה איפשר להם ללמוד כיצד מינרלים כמו אלה שנמצאו במעטפת של מרקורי בקיומו המוקדם השתנו בתנאים אלה. הם גם השתמשו במודלים ממוחשבים כדי להעריך נתונים על הפנים של מרקורי, מה שנתן להם רמזים כיצד מעטפת היהלום של מרקורי יכולה היתה להיווצר.

"אנו מאמינים שיהלום יכול היה להיווצר על ידי שני תהליכים. ראשית זו התגבשות אוקיינוס ​​המאגמה, אבל תהליך זה תרם ככל הנראה ליצירת שכבת יהלום דקה מאד בממשק הליבה/מעטפת", הסביר נאמור. "דבר שני, והכי חשוב, התגבשות ליבת המתכת של מרקורי".

נאמור אמר שכאשר מרקורי נוצר לפני כ-4.5 מיליארד שנים, ליבת כוכב הלכת הייתה נוזלית לחלוטין, והתגבשה בהדרגה עם הזמן. האופי המדויק של השלבים המוצקים הנוצרים בליבה הפנימית אינו ידוע נכון לעכשיו, אך הצוות סבור כי שלבים אלו היו בוודאי "דלי פחמן".

התרשמות אמן של מסנג'ר במסלול מרקורי. מסנג'ר הגיעה למרקורי במרץ 2011 / NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

"הליבה הנוזלית לפני ההתגבשות הכילה מעט פחמן; התגבשות, אם כן, מובילה להעשרת פחמן בהמסה השיורית", המשיך. "בשלב מסוים, מגיעים לסף מסיסות, כלומר הנוזל לא יכול להמיס יותר פחמן, ונוצר יהלום". יהלום הוא מינרל צפוף אך לא צפוף כמו מתכת, כלומר במהלך תהליך זה, הוא היה צף לפני הליבה, ועוצר בגבול הליבה והמעטפת. זה היה גורם להיווצרות של שכבת יהלומים בעובי של כ-1 ק"מ שהמשיכה לגדול עם הזמן.

התגלית מדגישה את ההבדלים בין לידתו של כוכב הלכת הקרוב ביותר לשמש בהשוואה ליצירת כוכבי הלכת הסלעיים האחרים של מערכת השמש, נוגה, כדור הארץ ומאדים. "מרקורי נוצר הרבה יותר קרוב לשמש, ככל הנראה מענן אבק עשיר בפחמן. כתוצאה מכך, מרקורי מכיל פחות חמצן ויותר פחמן מכוכבי לכת אחרים, מה שהוביל להיווצרות שכבת יהלום", הוסיף נאמור. "עם זאת, הליבה של כדור הארץ מכילה גם פחמן, והיווצרות יהלומים בליבת כדור הארץ כבר הוצעה על ידי חוקרים שונים".

החוקר מקווה שתגלית זו יכולה לעזור לחשוף רמזים לכמה מהתעלומות האחרות המקיפות את כוכב הלכת הקטן ביותר של מערכת השמש, כולל מדוע השלב הוולקני שלו נקטע לפני כ-3.5 מיליארד שנים. "שאלה מרכזית שיש לי לגבי האבולוציה של מרקורי היא מדוע השלב העיקרי של הוולקניות נמשך רק כמה מאות מיליוני שנים, הרבה יותר קצר מכוכבי לכת סלעיים אחרים. זה חייב לומר שכוכב הלכת התקרר מהר מאד", אמר נאמור. "זה קשור בחלקו לגודלו הקטן של כוכב הלכת, אבל אנחנו עובדים כעת עם פיזיקאים כדי לנסות להבין אם שכבת יהלום הייתה יכולה לתרום להסרת חום מהירה מאד, ולכן להפסיק את הוולקניות הגדולה מוקדם מאד".

נאמור אמר כי הצעד הבא של הצוות יהיה לחקור את ההשפעה התרמית של שכבת יהלום בגבול המעטפת/הליבה. מחקר זה יכול להיתמך בנתונים ממשימה שתלך בעקבות מסנג'ר. "אנחנו גם מחכים בקוצר רוח לנתונים הראשונים שנאספו על ידי BepiColombo, בתקווה ב-2026, כדי לחדד את ההבנה שלנו לגבי המבנה הפנימי והאבולוציה של מרקורי", סיכם נאמור.

מקורות:

Mercury has a layer of diamond 10 miles thick, NASA spacecraft finds

A diamond-bearing core-mantle boundary on Mercury

Mercury may have 10-mile thick layer of diamonds beneath its surface, NASA craft discovers