آیا یک گنج عظیم در «عطارد» پنهان شده است؟

فرادید: شبیه‌سازی‌های جدید نشان می‌دهد که ممکن است لایه‌ای از الماس به ضخامت ۹ مایل در اعماق سطح عطارد کمین کرده باشد. به احتمال زیاد نمی‌توان این الماس‌ها را برای ساخت جواهرات گران‌قیمت استخراج کرد، اما کشف آن‌ها ممکن است به حل برخی از بزرگترین اسرار سیاره کمک کند.

یک مطالعه جدید نشان می‌دهد ممکن است «عطارد» صدها مایل زیر سطح خود، لایه ضخیمی از الماس داشته باشد. این یافته‌ها که در ۱۴ ژوئن در مجله Nature Communications منتشر شد، ممکن است به حل اسرار مربوط به ترکیب سیاره و میدان مغناطیسی عجیب و غریب آن کمک کند.

عطارد پر از رمز و راز است. یکی از آن‌ها میدان مغناطیسی است. اگرچه میدان مغناطیسی آن بسیار ضعیف‌تر از زمین است، اما غیرمنتظره است چون این سیاره کوچک است و از نظر زمین‌شناسی غیرفعال به نظر می‌رسد. همچنین عطارد دارای تکه‌های تاریک غیرمعمول در سطح خود است که مأموریت مِسِنجِر ناسا آن‌ها را گرافیت، شکلی از کربن، شناسایی کرد.

این ویژگی اخیر همان چیزی است که کنجکاوی یانهائو لین، دانشمند کارکنان مرکز تحقیقات پیشرفته علم و فناوری فشار بالا در پکن و یکی از نویسندگان این مطالعه را برانگیخته است. او در بیانیه‌ای گفته: «محتوای کربن بسیار بالای عطارد سبب شد متوجه شوم احتمالاً اتفاق خاصی داخل آن رخ داده است.»

با وجود عجایب و غرایبی که عطارد دارد، دانشمندان گمان می‌کنند این سیاره احتمالاً مانند سایر سیارات زمینی شکل گرفته است: از سرد شدن یک اقیانوس داغ ماگمایی. در مورد عطارد، این اقیانوس احتمالاً از کربن و سیلیکات غنی بوده است. ابتدا فلزات درون آن سفت شدند و یک هسته مرکزی را شکل دادند، در حالی که ماگمای باقیمانده در گوشته میانی و پوسته بیرونی سیاره متبلور شده است.

سال‌ها، محققان فکر می‌کردند دما و فشار گوشته به اندازه‌ای است که کربن بتواند گرافیت تشکیل دهد که به دلیل سبک‌تر بودن از گوشته به سطح شناور می‌شود. اما یک مطالعه در سال ۲۰۱۹ نشان داد گوشته عطارد ممکن است ۵۰ کیلومتر عمیق‌تر از تصورات قبلی باشد. این موضوع به طور قابل‌توجهی، فشار و دما را در مرز بین هسته و گوشته افزایش می‌دهد و شرایطی ایجاد می‌کند که کربن بتواند به الماس تبدیل شود.

برای بررسی این احتمال، تیمی از محققان بلژیکی و چینی، از جمله لین، مخلوط‌های شیمیایی حاوی آهن، سیلیس و کربن تهیه کردند. تصور می‌شود چنین مخلوط‌هایی که از نظر ترکیب با انواع خاصی از شهاب‌سنگ‌ها شباهت دارند، اقیانوس ماگمای نوزادی عطارد را تقلید کنند. محققان همچنین این مخلوط‌ها را غرق مقادیر مختلف سولفید آهن کردند. آن‌ها دریافتند اقیانوس ماگما حاوی بارهای گوگرد است، مانند سطح امروزی عطارد که غنی از گوگرد است. 

این تیم با استفاده از یک دستگاه پرس با چند سندان، مخلوط‌های شیمیایی را تحت فشارهای خردکننده ۷ گیگاپاسکال (تقریباً ۷۰۰۰۰ برابر فشار جو زمین در سطح دریا) و دمایی تا ۱۹۷۰ درجه سانتیگراد قرار دادند. این شرایط شدید، شرایط اعماق عطارد را شبیه‌سازی می‌کند. 

افزون بر این، محققان از مدل‌های رایانه‌ای برای اندازه‌گیری دقیق‌تر فشار و دما در مرز هسته و گوشته عطارد، علاوه بر شبیه‌سازی شرایط فیزیکی که تحت آن گرافیت یا الماس پایدار هستند، استفاده کردند. به گفته لین، چنین مدل‌های رایانه‌ای، ساختارهای اساسی درون یک سیاره را به ما نشان می‌دهند. 

آزمایش‌ها نشان داد که احتمالاً مواد معدنی مانند اُلیوین در گوشته شکل گرفتند، یافته‌ای که با مطالعات قبلی مطابقت داشت. با این حال، این تیم دریافت افزودن گوگرد به مخلوط شیمیایی سبب جامد شدن آن، تنها در دماهای بسیار بالاتر می‌شود. چنین شرایطی برای تشکیل الماس مساعدتر است. در واقع، شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای تیم نشان داد که در این شرایط اصلاح‌شده، ممکن است الماس‌ها هنگام جامد شدن هسته درونی عطارد، متبلور شده باشند و از آنجا که چگالی آن‌ها نسبت به هسته کمتر بوده، تا مرز هسته و گوشته شناور شدند. محاسبات نشان داد الماس‌ها در صورت وجود، لایه‌ای با ضخامت متوسط حدود ۱۵ کیلومتر تشکیل می‌دهند. 

با این حال، استخراج این جواهرات امکان‌پذیر نیست چون جدا از دمای شدید سیاره، الماس‌ها در عمق بسیار زیادی هستند (حدود ۴۸۵ کیلومتر زیر سطح). اما این سنگ‌های قیمتی به دلیل دیگری مهم هستند: ممکن است آن‌ها مسئول میدان مغناطیسی عطارد باشند. لین توضیح داده که الماس‌ها ممکن است به انتقال گرما بین هسته و گوشته کمک کنند و این امر سبب ایجاد اختلاف دما و چرخش آهن مایع و در نتیجه ایجاد یک میدان مغناطیسی می‌شود. 

نتایج می‌تواند به توضیح چگونگی تکامل سیارات فراخورشیدی غنی از کربن نیز کمک کند. لین گفته: «فرآیندهایی که منجر به تشکیل یک لایه الماس روی عطارد شدند، ممکن است در سیارات دیگر هم رخ داده باشند و به طور بالقوه علائم مشابهی به جای گذاشته باشند.» 

سرنخ‌های بیشتر ممکن است از BepiColombo، ماموریت مشترک آژانس فضایی اروپا و آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن بدست آید. این فضاپیما که سال ۲۰۱۸ به فضا پرتاب شده، قرار است سال ۲۰۲۵ گردش خود به دور عطارد را آغاز کند.