Меркурій мав глибокі вогняні океани магми з бідною на кремнезем корою

04 вересня 2026 р. 12:21

04 вересня 2026 р. 12:21

Поверхня Меркурія здається мертвою й нерухомою: суцільні кратери, сухі рівнини, жодних ознак сучасної активності. Але дані місії NASA MESSENGER показали, що колись планета пережила період потужного вулканізму з товстими лавовими рівнинами та вибуховими виверженнями. Тепер нове дослідження, описане на Universe Today , свідчить, що цей вулканізм був ще екстремальнішим, ніж вважалося.

Автори роботи з’ясували, що кора Меркурія містить значно менше діоксиду кремнію (SiO2), ніж показували попередні оцінки. Це означає, що вулканічні породи на планеті сформувалися з глибше розплавленої мантії, за вищих температур і більш інтенсивного магматизму.

Як Місяць допоміг зрозуміти Меркурій

Дослідження має назву «The SiO2 abundance on the surfaces of the Moon and Mercury» і опубліковане в журналі Planetary Research. Провідний автор — Крістіан Ренгглі (Christian Renggli) з Інституту Макса Планка досліджень Сонячної системи.

Вчені наголошують, що вміст SiO2 на кам’янистих поверхнях — ключовий показник складу кори та еволюції магматизму. Саме за кількістю кремнезему геологи класифікують вулканічні породи й оцінюють, як виверження формували поверхню планет.

У своїй роботі команда спершу зосередилася на Місяці, де є зразки порід, доставлені місіями «Аполлон», «Луна» та «Чан’е». Це дозволило перевірити точність дистанційних вимірювань і лише потім застосувати метод до Меркурія.

Ключовим інструментом став так званий «ефект Крістіансена» (Christiansen Feature, CF) — особлива довжина хвилі в середньому інфрачервоному діапазоні, де мінерали стають прозорішими. Положення цієї точки залежить від складу та структури мінералу, зокрема від вмісту SiO2.

Дослідники показали, що зі зміною кількості кремнезему CF зміщується. Це дає змогу за спектром поверхні віддаленого світу оцінити, наскільки його породи багаті на SiO2, а отже — відтворити вулканічну історію.

Перша глобальна карта кремнезему на Місяці

Спочатку команда використала CF, щоб побудувати глобальну карту вмісту SiO2 на Місяці. Селенологи давно знають, що там домінують два типи поверхні: світлі високогір’я та темні моря — базальтові лавові рівнини.

Нова карта відтворила саме таку «бімодальну» картину: одна група значень відповідає високогір’ям, інша — морям. Результати добре збіглися з незалежними даними зі всіх місць посадок, де були взяті зразки місячних порід.

Це перша повноцінна глобальна карта вмісту SiO2 на Місяці, підтверджена реальними зразками. Для Ренгглі Місяць став «еталоном» — перевіркою того, що метод CF справді працює й дає надійні оцінки складу кори.

Менше кремнезему на Меркурії, ніж очікували

Після успішної перевірки на Місяці дослідники застосували свою калібровку до Меркурія. Для цього вони використали вже наявне наземне вимірювання CF для цієї планети.

За їхніми розрахунками, поверхня Меркурія містить приблизно 37 мас.% SiO2 . Це до 25% менше, ніж припускали попередні оцінки. Така низька частка кремнезему змінює уявлення про те, як формувалася кора планети.

Ренгглі пояснює, що вулканічні породи з таким складом мали виникати з глибше розплавленої мантії, ніж вважалося раніше. Тобто Меркурій у минулому, ймовірно, мав дуже гарячу внутрішню частину й пережив епізоди екстремального вулканізму.

Під твердою корою молодої кам’янистої планети в мантії поступово накопичується SiO2. Перші кристали, що утворюються під час охолодження, зазвичай не «вибирають» багато кремнезему з розплаву. З часом це робить магму, яка піднімається до поверхні, дедалі багатшою на SiO2.

Якщо ж на поверхні спостерігається відносно низький вміст кремнезему, це означає, що розплави надходили з глибших, гарячіших шарів мантії, де процес збагачення SiO2 ще не зайшов далеко. Саме на таку картину натякають нові дані для Меркурія.

Обмеження методу і надії на BepiColombo

Автори наголошують, що їхні результати поки що — радше вказівка, ніж остаточний висновок. Одна з головних слабких сторін методу CF полягає в тому, що положення цієї спектральної особливості залежить не лише від вмісту SiO2, а й від розміру частинок на поверхні.

Дослідження Меркурія у такій деталізації ускладнюється ще й тим, що жоден апарат не сідав на його поверхню й не забирав зразків. Планета дуже близько до Сонця, має високу температуру поверхні та рухається швидко, тож для посадки потрібні величезні енергетичні витрати — навіть більші, ніж для польоту до Плутона.

Попри це, нова робота має велике значення напередодні прибуття місії BepiColombo, спільного проєкту ESA та JAXA. У листопаді апарат має вийти на орбіту Меркурія. Один із його ключових інструментів — спектрометр MERTIS (Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer) — досліджуватиме поверхню в середньому та дальньому інфрачервоному діапазоні.

MERTIS створить детальні карти складу, мінералогії та температурного профілю Меркурія з набагато вищою роздільною здатністю, ніж нинішні наземні спостереження. Команда Ренгглі вважає, що їхня калібровка CF закладає основу для максимально точного визначення вмісту SiO2 за даними BepiColombo.

Коли ці вимірювання стануть доступними, астрономи зможуть краще відтворити історію магматизму Меркурія й зрозуміти, наскільки екстремальними були вогняні океани магми, що сформували його кору мільярди років тому.

Наука