مطالعه جدید: لایه الماس ۱۵ کیلوم‌تری در عمق ۴۸۵ کیلوم‌تری عطارد ممکن است وجود داشته باشد

لایه ضخیمی از الماس ممکن است زیر سطح عطارد پنهان باشد

مطالعه‌ای تازه که در مجله نیچر کامیونیکیشنز منتشر شده، احتمال وجود لایه‌ای ضخیم از الماس در عمق‌های سیاره عطارد را تقویت کرده است. یافته‌های این تحقیق می‌تواند به حل معما‌های مربوط به ترکیب سیاره و می‌دان مغناطیسی شگفت‌انگیز آن کمک کند.

عطارد راز‌های زیادی دارد؛ از جمله داشتن می‌دان مغناطیسی در حالی که این سیاره کوچک و به نظر غیر‌فعال از نظر زمین‌شناسی می‌رسد. می‌دان مغناطیسی عطارد بسیار ضعیف‌تر از زمین است، اما وجود آن همچنان یک پدیده غیر‌منتظره محسوب می‌شود. فضاپیمای مسنجر ناسا پیش‌تر نواحی تیره سطحی را روی عطارد شناسایی کرده بود که حاوی گرافیت، یعنی نوعی از کربن هستند.

دانشمندان معتقدند عطارد همانند سایر سیاره‌های سنگی، از سرد شدن یک اقیانوس ماگما تشکیل شده است. در مورد عطارد، این اقیانوس ماگما احتمالا غنی از کربن و سیلیکات بوده است. در ابتدا فلزات درونی سفت شدند و هسته مرکزی را شکل دادند، در حالی که ماگمای باقی‌مانده در گوشته می‌انی و پوسته بیرونی متبلور گردید.

سال‌ها محققان فکر می‌کردند دما و فشار در گوشته عطارد طوری است که کربن به گرافیت تبدیل شده و به دلیل سبک‌تر بودن نسبت به گوشته، به سطح شناور می‌شود. اما یک مطالعه در سال ۲۰۱۹ نشان داد گوشته عطارد احتمالا ۵۰ کیلوم‌تر عمیق‌تر از برآورد‌های قبلی قرار دارد. این عمق بیش‌تر، فشار و دما را در مرز بین گوشته و هسته به شدت افزایش می‌دهد و شرایطی را فراهم می‌آورد که در آن کربن می‌تواند به الماس تبدیل شود.

برای بررسی این فرضیه، گروه‌ی از محققان بلژیکی و چینی محلول‌های شیمیایی حاوی آهن، سیلیس و کربن را تهیه کردند که شرایط اقیانوس ماگمای اولیه عطارد را شبیه‌سازی می‌کردند. آن‌ها مقادیر متفاوتی از سولفید آهن نیز اضافه کردند، زیرا سطح امروزی عطارد غنی از گوگرد است و نشان می‌دهد اقیانوس ماگمای اولیه نیز حاوی گوگرد بوده است.

مخلوط‌های شیمیایی تحت فشار‌های ۷ گیگاپاسکال (نزدیک به ۷۰ هزار برابر فشار اتمسفری در سطح دریا) قرار گرفتند. علاوه بر آزمایشات آزمایشگاه‌ی، محققان از مدل‌های کامپیو‌تری برای محاسبه دقیق‌تر دما و فشار در مرز هسته و گوشته عطارد استفاده کردند.

آزمایش‌ها نشان داد که معدن‌هایی مانند الیوین در گوشته عطارد متبلور شده‌اند، که با نتایج مطالعات قبلی هم‌سو است. با این حال، کشف مهم این بود که افزودن گوگرد به محلول شیمیایی، دمای جامد شدن را به شدت بالا می‌برد. این شرایط برای تشکیل الماس بسیار مساعد‌تر است. شبیه‌سازی‌های کامپیو‌تری نشان داد که در شرایط اصلاح‌یافته، در زمانجامد شدن هسته درونی، الماس‌ها متبلور شده و به دلیل چگالی کمتر نسبت به گوشته، به سمت مرز بین گوشته و هسته صعود کرده‌اند. محاسبات حاکی از آن است که اگر الماس وجود داشته باشد، لایه‌ای با ضخامت نزدیک به ۱۵ کیلوم‌تر شکل می‌گیرد.

استخراج این الماس‌ها از عطارد امکان‌پذیر نیست. علاوه بر دمای بسیار بالا، این الماس‌ها در عمق حدود ۴۸۵ کیلوم‌تری زیر سطح قرار دارند. با این حال، اهمیت آن‌ها از منظر دیگری است الماس‌ها می‌توانند عامل اصلی می‌دان مغناطیسی عطارد باشند. الماس‌ها انتقال گرما بین هسته و گوشته را تسهیل می‌کنند و این امر باعث ایجاد اختلاف دما و گردش آهن مایع شده که در نتیجه می‌دان مغناطیسی تولید می‌شود.

نتایج این تحقیق می‌تواند به درک تکامل سیاره‌های خارج از منظومه شمسی که غنی از کربن هستند، کمک کند. فرآیند‌هایی که منجر به تشکیل لایه الماس روی عطارد شده‌اند، احتمالا در سیاره‌های دیگر نیز رخ داده و اثرات مشابه‌ی را برجای گذاشته‌اند.

شواهد قاطع‌تر درباره وجود واقعی لایه الماس روی عطارد، احتمالا از مأموریت بپی‌کلمبو، پروژه مشترک آژانس فضایی اروپا و آژانس کاوش‌های هوافضای ژاپن، به دست خواهد آمد. این فضاپیما که در سال ۲۰۱۸ پرتاب شده، قرار است در سال ۲۰۲۵ گردش حول عطارد را آغاز کند.