Ο λειωμένος πυρήνας λύνει το μυστήριο του μαγνητικού πεδίου του Ερμή

Πηγή: PhysicsWeb, 4 Μαΐου 2007

Όντας ο πιο κοντινός πλανήτης στον ήλιο, μπορείτε να σκεφτείτε ότι ο Ερμής θα ήταν ο πλέον πιθανός βραχώδης πλανήτης στο ηλιακό σύστημα που θα είχε έναν λειωμένο πυρήνα, αλλά τις προηγούμενες τρεις δεκαετίες οι φυσικοί δεν ήταν αρκετά βέβαιοι για το γεγονός αυτό. Λαμβάνοντας όμως μετρήσεις από ραντάρ του Ερμή με τη βοήθεια επίγειων ραδιοτηλεσκοπίων, φυσικοί στις ΗΠΑ και τη Ρωσία υποστηρίζουν ότι έχουν αποδείξει ότι η μεταβολή στο ρυθμό περιστροφής του πλανήτη είναι πράγματι χαρακτηριστική ενός λειωμένου πυρήνα. Η εργασία τους επίσης αυξάνει την πιθανότητα ο Ερμής, όπως και η Γη, να παράγει μαγνητικό πεδίο στο λειωμένο πυρήνα μέσω της δράσης ενός δυναμό (Science 316 710).

Παρά την επιφανειακή θερμοκρασία των 400 °C, οι φυσικοί αρχικά πρόβλεψαν ότι η μικρή μάζα του Ερμή - περίπου το 5% της Γης - θα είχε επιτρέψει στον πυρήνα του να ψυχθεί αρκετά, ώστε να είναι σταθεροποιημένος εδώ και πολύ καιρό τώρα. Αλλά οι προβλέψεις τους έγιναν πολύ λιγότερο σίγουρες στη δεκαετία του '70 αφότου πέταξε κοντά στον Ερμή το διαστημικό σκάφος Mariner 10 της NASA και ανίχνευσε ένα μικρό εσωτερικό μαγνητικό δίπολο πεδίο. Αν και μερικοί υποστήριξαν τότε ότι το πεδίο αυτό θα μπορούσε να είναι το απολίθωμα ενός προηγούμενου που "πάγωσε" στον φλοιό, άλλοι όμως υποστήριξαν ότι το σενάριο αυτό ήταν πολύ απίθανο, και ότι τα δίπολα μαγνητικά πεδία στους γήινους πλανήτες οφείλονται κανονικά στο αποτέλεσμα της μεταφοράς του λειωμένου σιδήρου, που παράγει έτσι ένα δυναμό.

Τώρα όμως ο Jean-Luc Margot του πανεπιστημίου του Cornell και φυσικοί από άλλα αμερικανικά και ρωσικά ιδρύματα έχουν χρησιμοποιήσει δύο αδοκίμαστες μέχρι τώρα τεχνικές για να επιλύσουν αυτή τη διαφωνία. Η πρώτη τεχνική απαιτεί τη μέτρηση της μικρής ταλάντωσης στο ρυθμό με τον οποίο περιστρέφεται ο Ερμής γύρω από τον άξονά του, που είναι κατά μέσον όρο τρεις περιστροφές για κάθε δύο περιστροφές γύρω από τον Ήλιο με την κάθε περιστροφή να διαρκεί 88 μέρες. Η δεύτερη τεχνική περιέλαβε την επισήμανση πώς τα "στίγματα" στις εικόνες του ραντάρ, καθώς επιστρέφονται από τον πλανήτη, περιστρέφονται καθώς ο πλανήτης περιστρέφεται. Με το συνδυασμό αυτών των δύο δεδομένων, μπορούσαν να υπολογίσουν τις περιοδικές μεταβολές στην περιστροφή του Ερμή. Κατόπιν, επειδή το βαρυτικό πεδίο του ήλιου επιδρά στην ιδιοπεριστροφή των πλανητών ανάλογα με τη σύνθεσή τους, αυτές οι παραλλαγές θα μας έλεγαν εάν ο Ερμής είναι στερεός σ' όλη την έκταση του ή έχει έναν αποσυνδεμένο, λειωμένο πυρήνα.

Η ομάδα του Margot πήρε μετρήσεις πάνω από πέντε χρόνια από τρία τηλεσκόπια - το Green Bank Telescope στη Δυτική Βιρτζίνια, το παρατηρητήριο Arecibo στο Πουέρτο Ρίκο και τις κεραίες της NASA στην Καλιφόρνια. Αυτές, μαζί με τις προηγούμενες εκτιμήσεις για την κλίση του άξονα περιστροφής και των συστατικών του βαρυτικού πεδίου που έγινε από το Mariner 10, επέτρεψαν στους επιστήμονες να μετρήσουν τις περιοδικές παραλλαγές στο ρυθμό περιστροφής του Ερμή με μια ακρίβεια 1 μέρους ως προς 100.000. Διαπίστωσαν έτσι ότι οι παραλλαγές ήταν σχετικά μεγάλες - χαρακτηριστικό ενός πλανήτη με έναν λειωμένο πυρήνα. Αυτό σημαίνει ότι ένα πιο ελαφρύ στοιχείο, όπως είναι το θείο, πρέπει να έχει αναμιχθεί με τον σίδηρο στον πυρήνα για να χαμηλώσει τη θερμοκρασία τήξης και ως εκ τούτου να μην είναι στερεοποιημένος αλλά υγρός.

Η ανακάλυψη επίσης σημαίνει ότι το μαγνητικό πεδίο του Ερμή οφείλεται σχεδόν βέβαια στη δράση ενός δυναμό. Εντούτοις, το μαγνητικό πεδίο του Ερμή που είναι ακριβώς το 1% της Γης, όπως ανιχνεύθηκε από το Mariner 10, είναι πάρα πολύ μικρό για να έχει παραχθεί μόνο από έναν απολύτως λειωμένο πυρήνα. Επομένως το ζήτημα παραμένει ακόμα ως προς το πόσο βαθιά μέσα στον πυρήνα βρίσκεται ο λειωμένος σίδηρος, που είναι πιθανό να απαντηθεί όταν αρχίσει το διαστημόπλοιο της NASA MESSENGER να κάνει τρία πετάγματα σε απόσταση 200 χλμ από τον πλανήτη τον επόμενο Ιανουάριο του 2008. "Ο MESSENGER φέρει μαζί του ένα πολύ καλό μαγνητόμετρο και είναι μαγνητικά καθαρός", λέει ο Sean Solomon, κύριος ερευνητής στην αποστολή του MESSENGER. "Πολλά θεωρητικά μοντέλα του Ερμή [η σύνθεση του πυρήνα] εξαρτώνται από τη γεωμετρία του πεδίου. Όχι μόνο θα πάρουμε ένα πολύ καλό μέτρο της ισχύος του μαγνητικού πεδίου, αλλά θα μετρήσουμε επίσης πολλά από τα μικρότερα μήκη κύματος του πεδίου, που θα μας δώσει αυτήν την γεωμετρία."