تشير الأبحاث الحديثة إلى أن عطارد قد يحتوي على طبقة ألماس واسعة يصل سمكها إلى 18 كيلومترًا عند حدود الوشاح الأساسي (CMB).
يوفر هذا الاكتشاف الرائد، الذي تم تحقيقه من خلال مجموعة من النمذجة الحاسوبية وتجارب الضغط العالي، رؤى جديدة حول البنية الداخلية للكوكب والتاريخ الجيولوجي.
وجود الكربون في الزئبق: من الجرافيت إلى الألماس
من الزئبق السطح معروف منذ زمن طويل كمية كبيرة من الكربون، بشكل رئيسي في شكل الجرافيت. يُعزى اللون الداكن لسطح عطارد الذي كشفت عنه المركبة الفضائية MESSENGER التابعة لناسا إلى هذا الجرافيت.
ومع ذلك، تشير الأبحاث الجديدة إلى أنه في ظل الضغوط ودرجات الحرارة الشديدة الموجودة داخل عطارد نفسه يمكن أن يتحول الكربون إلى الماس. دكتور من مركز أبحاث الضغط العالي للعلوم والتكنولوجيا المتقدمة في بكين. وسلط يانهاو لين الضوء على الآثار المترتبة على ذلك قائلاً: “منذ سنوات مضت، لاحظت أن المحتوى الكربوني المرتفع للغاية في عطارد يمكن أن يكون له آثار كبيرة. وقد جعلني ذلك أدرك أن شيئًا خاصًا ربما حدث في الداخل”.
تهدف تجارب الباحثين إلى تكرار الظروف القاسية داخل حدود الوشاح الأساسي لعطارد، حيث يمكن أن يصل الضغط إلى 7 جيجا باسكال (GPa)، أي سبعة أضعاف الضغط في أعمق أجزاء محيطات الأرض. وكشفت هذه الظروف أن الكربون الذي يتعرض لمثل هذه الضغوط ودرجات الحرارة العالية يتبلور إلى الماس بدلا من الجرافيت. يشير هذا التغيير إلى أن باطن عطارد قد يحتوي على كميات كبيرة من الماس.
إعادة بناء الظروف الداخلية لعطارد: رؤى تجريبية
لدراسة كيفية تشكل الماس في الداخل الزئبقأجرى الباحثون اختبارات الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية باستخدام السيليكات الاصطناعية للمحاكاة. تكوين عباءة الزئبق. تعرضت هذه العينات لضغوط ودرجات حرارة تعكس تلك الموجودة في CMP. وفي ظل هذه الظروف القاسية، أثبتت التجارب كربون يمكن أن يتحول إلى الماس.
دكتور. وأوضح لين عملية الاختبار قائلاً: “ما نقوم به في المختبر هو محاكاة الضغوط القصوى ودرجات الحرارة في باطن الكوكب. وفي بعض الأحيان يمثل ذلك تحديًا؛ حيث يتعين عليك دفع المعدات لتناسب احتياجاتك. إن الإعدادات التجريبية ضرورية. فهي لها لتكون دقيقة للغاية لمحاكاة هذه الظروف.” بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود الكبريت في قلب الحديد في الزئبق يعمل كعامل ذوبان، مما يؤثر على عملية التبلور ويعزز تكوين الماس. يلعب فصل الطور الناجم عن الكبريت دورًا مهمًا في الظواهر الجيولوجية الفريدة التي لوحظت على عطارد.
المجال المغناطيسي للزئبق وآثاره على تمايز الكواكب
أحد الجوانب الأكثر إثارة للاهتمام في طبقة الماس المحتملة هذه هو تأثيرها المجال المغناطيسي لعطارد. تؤثر الموصلية الحرارية العالية للماس على ديناميكيات الكوكب الحرارية والحمل الحراري، مما يسهل نقل الحرارة بكفاءة من القلب إلى الوشاح.
هذا يمكن أن يؤثر على الجيل من الزئبق مجال مغناطيسي قوي بشكل غير متوقع. دكتور. وأوضح لين: “عندما يبرد الكربون من اللب المنصهر، فإنه يشكل الماس ويطفو إلى CMB. تتيح الموصلية الحرارية العالية للألماس نقل الحرارة بكفاءة من اللب إلى القشرة، مما يتسبب في التقسيم الطبقي لدرجة الحرارة والحمل الحراري في اللب السائل لعطارد، مما يؤثر على توليد مجالها المغناطيسي.”
وتقدم الدراسة أيضًا آثارًا أوسع للفهم اختلاف الكواكب– العملية التي يشكل بها الكوكب طبقات داخلية متميزة مثل اللب والوشاح والقشرة. يقترح الباحثون أن عمليات مماثلة تؤدي إلى تكوين أ طبقة الماس على عطارد وربما حدث ذلك على كواكب أخرى ذات أحجام وتركيبات مماثلة، تاركًا بصمات جيولوجية مماثلة. يمكن لهذه الرؤية أن تُحدث ثورة في فهمنا لتطور الكواكب في جميع أنحاء النظام الشمسي.
اتجاهات البحث المستقبلية والأهمية الأوسع
تمهد هذه الدراسة الطريق لمزيد من البحث الزئبق وغيرها من الأجسام الكوكبية الغنية بالكربون. تعمل الرؤى المكتسبة من هذه التجارب والنماذج على تحسين فهمنا لتكوين الكوكب وتطوره، خاصة بالنسبة للكواكب التي تحتوي على نسبة عالية من الكربون. وجود الماس في الداخل عطارد من الداخل يضيف بعدًا رائعًا لمعرفتنا بالكوكب ويؤكد التفاعل المعقد بين الضغط ودرجة الحرارة والتركيب الكيميائي في تشكيل جيولوجيا الكواكب.
دكتور. وأكد لين على الأهمية الأوسع لهذا الاكتشاف: “قد يكون أيضًا ذا صلة بفهم الكواكب الأرضية الأخرى، خاصة تلك ذات الأحجام والتركيبات المماثلة. وربما حدثت أيضًا العمليات التي أدت إلى تكوين طبقة الماس على عطارد. على كواكب أخرى”. فمن الممكن ترك توقيعات مماثلة.”
احتمال اكتشاف طبقة الماس في عباءة عطارد الأساسية وتؤكد الحدود أهمية تجارب الضغط العالي والنمذجة الحاسوبية في علوم الكواكب. ومع استمرار الباحثين في استكشاف هذه الظروف القاسية، يمكننا أن نتوقع اكتشاف المزيد من الأسرار حول تكوين وتطور الكواكب داخل نظامنا الشمسي وخارجه.
