Поверхность Меркурия испытывала огромное множество вулканических взрывов в течении длительных периодов истории планеты. В такому выводы пришла команда учёных, возглавляемая исследователями из Brown University. Заключения учёных стали сенсацией, учитывая тот факт, что, по мнению многих учёных, Меркурию не присущ взрывной вулканизм. Исходя из этого, данные сведенья могут иметь чрезвычайно важное значение для пониманию того, как именно происходило формирование Меркурия.
На Земле вулканические взрывы, подобные тому, что предшествуют извержению вулкана Сент-Хеленс (штат Вашингтон), происходят довольно часто. Это связано с тем, что интерьер нашей планеты богат летучими органическими веществами — водой, углекислым газом и прочими соединения, характеризующимися относительно низкими точками кипения. Поскольку лава устремляется из недр планеты к её поверхности, растворённые в ней летучие вещества переходят из жидкого состояния в газообразное, то есть происходит процесс расширения. Давление этого расширения может привести к взрыву, в ходе которого на поверхности коры может образоваться трещина.
Меркурий, тем не менее, на протяжении многих лет считали «сухой» планетой, не содержащей летучих веществ, без которых процессы взрывного вулканизма невозможны. Но это точка зрения с 2008 года начала постепенно меняться, после того как космический аппарат NASA «MESSENGER» совершил свой первый облёт вокруг Меркурия. Анализ поверхности планеты показал наличие пирокластического пепла (золы) — явного признака вулканических взрывов. Почти вся поверхность Меркурия усыпана этим пеплом. Это и стало подсказкой того, что в кокой-то период своей истории в недрах Меркурия содержались летучие вещества, что опровергалось ранее.
Единственное, что не удалось установить в ходе первых облётов «MESSENGER» вокруг Меркурия — это сроки, то есть временной период истории планеты, для которого были свойственны вулканические взрывы. Происходило это на самом раннем этапе формирования планеты, либо намного позже, учёным пока не удалось установить.
Статья, посвящённая результатам проведенного исследования, была опубликована в последнем выпуске журнала «Journal of Geophysical Research: Planets».
Команда исследователей во главе с Tim Goudge, аспирантом Department of Geological Sciences Брауновского университета, проанализировала 51 пирокластическую область на поверхности Меркурия. Они использовали данные камер и спектрометров «MESSENGER», который вышел на орбиту Меркурия в 2011 году. В отличии от данных первоначальных облётов, орбитальные данные обеспечили более детализированное представление о месторождениях пирокластического пепла и исходных «вентилях» летучих соединений.
Новые данные «MESSENGER» показали, что некоторые из «вентилей» разрушились намного больше, нежели другие, что является индикатором того, что вулканические взрывы происходили с разницей во времени.
По словам Goudge, если бы взрывы происходи в короткий временной период, после чего резко прекратились, то все «вентили» находились бы примерно в одном и том же состоянии. Ввиду того, что это не так, можно предположить о тои, что период взрывного вулканизма в истории Меркурия был более длительным.
Но когда именно в геологической истории Меркурия это происходило? Дабы попытаться понять это, Goudge и его коллеги воспользовались тем фактом, что большинство месторождений пирокластического пепла находятся именно в пределах ударных кратеров. Возраст каждого кратера позволяет определить возраст пепла: чем моложе воронка, тем моложе в ней пирокластическая зола. В любом случае пепел моложе самого кратера, в противном случае он был бы стерт во время удара, сформировавшего кратер. Таким образом возраст воронки — это и есть верхний предел возраста пирокластического пепла.
Давно известно, что края ударных кратеров с течением времени разрушаются. Уровень этого разрушения используется для определения примерного возраста воронки.
Используя этот метод, Goudge и его коллеги показали, что пирокластические отложения встречаются в относительно молодых (в геологическом смысле) кратерах, датируемых от 3,5 до 1 млрд лет. Открытие позволяет исключить возможность, что вся пирокластическая деятельность произошла вскоре после формирования Меркурия порядка 4,5 млрд лет тому назад.
По словам Goudge, эти временные рамки указывают на то, что Меркурий не исчерпал запасы летучих соединений чрезвычайно быстро. Данное открытие может помочь пролить свет на то, как именно происходило формирование Меркурия, ведь, как оказалось, он сохранил некоторые из своих летучих соединений до более поздних геологических времён.
Несмотря на то, что Меркурий является самой маленькой планетой в Солнечной системе (так как Плутон переведён в категорию карликовых планет), он содержит аномально большое железное ядро. Этот факт давно натолкнул учёных на мысль, что, возможно, Меркурий в прошлом был намного большей, однако растерял свои внешние оболочки из-за близкого соседства с Солнцем или многочисленных столкновений в ранней истории. Любое из этих событий могло раскалить внешние оболочки Меркурия, в результате чего была потеря большая часть летучих веществ, думали учёные.
В свете этого исследования и других данных, собранных MESSENGER, которые указывают на наличие следов летучих серы, калия и натрия на поверхности Меркурия, эти сценарии кажутся всё менее вероятными.
По словам Jim Head, соисследователя миссии «MESSENGER», наряду с другими результатами, которые предполагают, что у Луны, возможно, было намного больше летучих веществ, нежели считалось ранее, это исследование революционизирует представление учёных о ранней истории планет и спутников нашей Солнечной системы. Он подытоживает, что эти результаты определяют конкретные цели для будущих орбитальных исследований Меркурия.
