Mercurio: un océano de magma creó su atmósfera primitiva

Mercurio, un pequeño planeta cercano al sol

Desde que Plutón perdió su condición de planeta, Mercurio se ha convertido en el más pequeño del sistema solar, con un diámetro medio de 4.880 km, aproximadamente un tercio del diámetro del planeta. tierra. También es la más cercana al Sol, ya que la distancia que la separa de nuestra estrella es de tan solo 46 a 70 millones de kilómetros, es decir, tres veces menor que la distancia Tierra-Sol.

A pesar de ser tres veces más pequeño que la Tierra y veinte veces menos masivo, Mercurio es tan denso como nuestro planeta. Esta sorprendente densidad se explica por la presencia de un enorme núcleo metálico de hierro de 3660 kilómetros de diámetro en el corazón de este planeta telúrico. El manto de silicato del planeta tiene solo 610 kilómetros de espesor.

Lanzado en 1973 por la NASA, el Sonda Mariner 10 medida con gran precisión, una presión de 10-12 atmósferas, o 10-9 hetcopascales en la superficie de Mercurio. La sonda estadounidense también midió la temperatura diurna, que es de 430°C en su perihelio, el punto de la órbita donde un planeta está más cerca de su estrella, y la temperatura nocturna, que es de -170°C en las regiones ecuatoriales del planeta.

Actualmente, el planeta Mercurio tiene una atmósfera compuesta por un 42% de helio, un 42% de sodio, un 15% de oxígeno y un 1% de elementos diferentes.

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Mercurio: un océano de magma en las edades más tempranas del planeta

Los investigadores detrás de este trabajo han hecho descubrimientos sorprendentes sobre la atmósfera primitiva de Mercurio. La presencia de un núcleo metálico tan grande y un manto rocoso rico en silicatos sugiere que este planeta debió haber estado cubierto por un océano de magma en las primeras etapas de su formación. Pero debido a las considerables temperaturas que reinaban en Mercurio en ese momento, esta superficie de lava líquida debe haberse evaporado en algún momento para formar vapor consistente en roca en estado gaseoso.

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Hace unos 4500 millones de años, los planetas muy jóvenes del sistema solar completaron su formación por acreción y diferenciación. Eran el sitio de intensos bombardeos de meteoritos. En Mercurio, el calor liberado por las colisiones de meteoritos y las diversas desintegraciones radiactivas, combinado con su proximidad al sol, elevó la temperatura de la superficie. ¡Podría alcanzar, según los últimos modelos, más o menos 2150°C! Así, la superficie del planeta, pero también el interior, quedó en estado de fusión. Tal océano magmático debe haber existido en otros planetas del sistema solar, como la Tierra.

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Un modelo para entender la atmósfera primitiva de Mercurio

Durante su formación, el magma que cubre a Mercurio contiene dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrógeno y agua, así como elementos ferrosos. Estas moléculas escapan de la lava fundida en forma de gas cuando su presión se vuelve demasiado grande. Los elementos rocosos como el silicio, el sodio y el hierro, normalmente no volátiles, también se liberan en forma de gases a la atmósfera del planeta.

Esta atmósfera primitiva escapó al espacio, probablemente de varias formas. El vuelo atmosférico conocido como vuelo de Jeans es un fenómeno bastante estándar en el que las partículas de luz llegan a gran altura al azar. Aquellos que tienen mayor energía cinética que los demás logran extraerse y escapar. En el caso de Mercurio, este pérdida atmosférica a través del escape de Jeans es insignificante.

Otros fenómenos como la acción del viento solar, el proceso de fotoionización o la fotoevaporación por bombardeo de fotones muy energéticos, provocan una pérdida de gas atmosférico al espacio provocando la pérdida de 1 millón a 4 billones de kilogramos por segundo.

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Al combinar el tiempo que tarda en disminuir el volumen de magma que cubre el planeta con los cálculos del flujo de escape, los científicos pudieron estimar la pérdida de masa total del planeta Mercurio en sus primeras etapas.

Esta pérdida de masa parece bastante pequeña y representa alrededor de 2,3 km de espesor de la corteza del planeta Mercurio, o alrededor del 0,3% de su masa. Esta pérdida de masa, por lo tanto, no cambió realmente la composición del manto de Mercurio durante el período de presencia del océano de magma. Por otra parte, el tiempo de enfriamiento del magma, que depende del efecto invernadero provocado por la presencia de una atmósfera, aunque sea ligera, determinaba la cantidad de material perdido.

Esto explica en parte por qué los elementos semivolátiles como el sodio se encuentran en cantidades bastante grandes en la superficie del planeta y en su atmósfera. Estas partículas de sodio se vuelven luminiscentes cuando son ionizadas por la radiación solar y extraídas de la muy baja gravedad del planeta, revelando así un cola de sodio dejado por el paso del planeta durante su revolución alrededor del sol.

Fuente: Noah Jäggi, Diana Gamborino, Dan J. Bower, Paolo A. Sossi, Aaron S. Wolf, Apurva V. Oza, Audrey Vorburger, André Galli y Peter Wurz, «Evolución de la atmósfera más temprana de Mercurio», The Planetary Science Journal, volumen 2, número 6, 2021, https://iopscience.iop.org/article/10.3847/PSJ/ac2dfb

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