Фотография Меркурия, сделанная космическим кораблем Посланника. Кредит: НАСА/JPL.
Используя передовую технику обнаружения магнитных волн, новое исследование в области природы впервые выявило литий в экзосфере ртути.
Экзосфера Меркурия — это хрупкая среда, в которой молекулы газа редки и редко взаимодействуют друг с другом. С 1970 -х годов такие миссии, как космический корабль Mariner 10, а затем посланник организовали Меркурий, собирая данные.
Благодаря информации, собранной миссиями и телескопами на Земле, ученые обнаружили, что такие виды, как водород, калий, натрий и железо, присутствуют.
Обнаружение щелочных металлов, таких как ученых -калий и ученых -натрия, чтобы предположить, что другие щелочные металлы, такие как литий, должны существовать на основе текущего понимания планетарного образования.
На протяжении многих лет большинство усилий не дали результатов, подразумевая, что литий может присутствовать в чрезвычайно низких концентрациях в экзосфере.
Исследовательская группа, возглавляемая Даниэлем Шмидом в Австрийской академии наук, подошла к поиску под новым углом.
Вместо непосредственного поиска атомов лития они использовали измерения магнитного поля для идентификации сигнатуры электромагнитной волны, называемой «Волны ионных циклотрон» (ICWS), что указывает на наличие лития.
«Во время нашего опроса [of MESSENGER’s magnetic field data]Мы определили подписи ионных циклотронных волн, которые можно было бы объяснить свежес-ионизированным литием »,-сказал Шмид в Phys.org.
«Это открытие предполагает, что поверхность Меркурия была обогащена летучими элементами посредством непрерывных метеоритных воздействий, что также облегчает их освобождение в экзосферу и пространство».
Обнаружение подписей
ICW формируются в результате нескольких физических процессов, которые движутся на поверхности ртути и в его атмосфере.
Когда нейтральные атомы лития движутся вверх от поверхности ртути в космос, они сталкиваются с интенсивным солнечным ультрафиолетовым излучением. Это излучение убирает электроны от атомов лития, превращая их в заряженные ионы лития.
Эти вновь ионизированные частицы охватывают солнечный ветер — постоянный поток заряженных частиц — от солнца.
Когда солнечный ветер «поднимает» эти свежие ионы лития, он создает нестабильность в окружающей плазме. Разница скорости между свежеизображенными ионами лития и частицами солнечного ветра — это то, что приводит к электромагнитным волнам, которые распространяются через пространство.
Они производят характерный сигнал. Они колеблются на частоте ионной циклотронной литий-ионной циклотронной, характерной частоты, полностью определяемой уникальным соотношением массы к зарядам лития и местной силой магнитного поля.
Это сродни каждому элементу, имеющему свой собственный электромагнитный отпечаток пальца.
«Пикап-ионы производят волны на характерных частотах, что позволяет нам идентифицировать их присутствие через их магнитные сигнатуры»,-объяснил Шмид.
«Ни детекторы частиц на бортовом моряке 10, ни мессенджер, ни наземные телескопы не могли подтвердить наличие лития, несмотря на ожидания существования лития на основе обнаружения других летучих элементов».
Иллюстрация механизма генерации ионных циклотронных волн в космической среде Меркурия. Кредит: Природная связь (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-61516-4
Исследовательская группа проанализировала четыре года данных магнитного поля от Messenger, выявив 12 независимых событий, где появились ICW. Продолжая только десятки минут, каждое событие дало краткое окно в выпуск лития в слабую атмосферу Меркурия.
Откройте для себя последние в науке, технологии и пространстве с более чем 100 000 подписчиков, которые полагаются на Phys.org для Daily Insights. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получите обновления о прорывах, инновациях и исследованиях, которые имеют значение — ежедневно или еженедельно.
Метеороидная бомбардировка
Спорадический и недолговечный характер этих обнаружений дал решающие подсказки о происхождении лития. Исследователи исключили процессы медленного действия, в том числе тепловое отопление и продолжающуюся бомбардировку солнечного ветра.
Вместо этого все признаки указывали на взрывные события короткой продолжительности, такие как удары метеороидов.
Когда метеороиды поражают поверхность Меркурия со скоростями около 110 километров в секунду, они создают взрывные воздействия, которые испаряют как входящие породы, так и поверхностный материал ртути.
Воздействия создают паровые облака, нагретые до 2500–5000 Кельвина, достаточно высоких, чтобы атомы лития чердака в экзосферу ртути.
«Обнаружение лития — и его связь с событиями воздействия — напряженно поддерживает гипотезу», — сказал Шмид. «Это демонстрирует, что метеороиды не только доставляют новый материал, но и испаряют существующие поверхностные отложения, высвобождая летучие вещества в экзосферу и поддержание динамического цикла поставки».
Исследователи подсчитали, что метеороиды, ответственные за обнаружение лития, варьировались от 13 до 21 сантиметров в радиусе, с массой от 28 000 до 120 000 граммов.
Примечательно, что эти воздействия могут испаряться примерно в 150 раз больше поверхностного материала, чем собственная масса метеороида.
Переписывание истории Меркурия
Эти результаты бросают вызов традиционным взглядам на то, как Меркурий приобрел свою композицию. Ранние модели предположили, что близость Меркурия к солнцу должна была лишить летучие элементы во время формирования планеты, оставив позади относительно бесплодный мир.
«Меркурий обладает необычайно высокой массовой плотностью, с негабаритным железным ядром по сравнению с его каменистой мантией», — объяснил Шмид.
«Одна гипотеза предполагает, что массовое раннее столкновение в сочетании с близостью планеты к солнцу, убрав большую часть мантии и ее летучих веществ. Однако мессенджер обнаружил значительное количество летучих элементов, противореча этой идее».
Вместо этого исследование предлагает другой повествование. Поверхность Меркурия была постоянно обогащена миллиардами лет благодаря бомбардировке метеороидов. Это дает новый взгляд на то, как каменистые планеты развиваются под устойчивой бомбардировкой.
Помимо его применения к ртути, этот подход может помочь ученым исследовать тонкие атмосферы по всей солнечной системе, особенно в местах, где прямой сбор данных затруднен.
«Они предполагают, что даже без воздушных тела, такие как Луна, Марс и Астероиды, могут приобрести летучие вещества после образования посредством внеземной доставки», — отметил Шмид.
«Фактически, это уже было показано на Луне. Это имеет важные последствия для понимания химии поверхности и долгосрочного космоса через внутреннюю солнечную систему».
Написанный для вас нашим автором Теджасри Гурураджем, под редакцией Габи Кларк, а также проверенный фактами и рассмотрено Эндрю Зинином, эта статья является результатом тщательной человеческой работы. Мы полагаемся на таких читателей, как вы, чтобы сохранить независимую научную журналистику. Если эта отчетность имеет значение для вас, пожалуйста, рассмотрите пожертвование (особенно ежемесячно). Вы получите аккаунт без рекламы в качестве благодарности.
