Apakah para ilmuwan salah tentang planet Merkurius? Hati besinya yang besar mungkin karena magnet!

Penelitian baru menunjukkan bahwa medan magnet matahari mengarahkan besi ke pusat tata surya kita saat planet-planet terbentuk. Ini menjelaskan mengapa Merkurius, yang paling dekat dengan Matahari, memiliki inti besi yang lebih besar dan lebih padat relatif terhadap lapisan luarnya daripada planet berbatu lainnya seperti Bumi dan Mars. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA

Penelitian baru dari University of Maryland menunjukkan bahwa kedekatan dengan medan magnet Matahari menentukan struktur internal planet.

Sebuah studi baru bertentangan dengan hipotesis yang berlaku tentang mengapa Merkurius memiliki inti besar relatif terhadap atmosfernya (lapisan antara inti dan kerak planet). Selama beberapa dekade, para ilmuwan berpendapat bahwa tabrakan tabrak lari dengan benda lain selama pembentukan tata surya kita menghancurkan sebagian besar mantel berbatu Merkurius dan meninggalkan inti mineral yang besar dan padat di dalamnya. Tetapi penelitian baru mengungkapkan bahwa tabrakan tidak bisa disalahkan – magnet Matahari yang harus disalahkan.

William McDonough, profesor geologi di Universitas Maryland, dan Takashi Yoshizaki dari Universitas Tohoku mengembangkan model yang menunjukkan bahwa kepadatan, massa, dan kandungan besi dari inti planet berbatu dipengaruhi oleh jaraknya dari medan magnet Matahari. Makalah yang menjelaskan model tersebut diterbitkan pada 2 Juli 2021 di jurnal Kemajuan dalam Ilmu Bumi dan Planet.

“Empat planet bagian dalam tata surya kita – Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars – terbuat dari proporsi logam dan batu yang berbeda,” kata McDonough. “Ada gradien di mana kandungan mineral inti berkurang saat planet menjauh dari matahari. Makalah kami menjelaskan bagaimana ini terjadi dengan menunjukkan bahwa distribusi bahan baku di tata surya awal dikendalikan oleh medan magnet matahari. ”

McDonough sebelumnya mengembangkan model pembentukan Bumi yang biasa digunakan para ilmuwan planet untuk menentukan komposisi planet ekstrasurya. (Makalah mani tentang karya ini telah dikutip lebih dari 8000 kali.)

Model baru McDonough menunjukkan bahwa selama pembentukan awal tata surya kita, ketika matahari muda dikelilingi oleh awan debu dan gas yang berputar-putar, butiran besi ditarik ke pusat oleh medan magnet matahari. Ketika planet-planet mulai terbentuk dari gumpalan debu dan gas ini, planet-planet yang lebih dekat ke matahari menyatukan lebih banyak besi ke dalam intinya daripada yang lebih jauh.

Para peneliti menemukan bahwa kepadatan dan kandungan besi dari inti planet berbatu berkorelasi dengan kekuatan medan magnet di sekitar Matahari selama pembentukan planet. Studi baru mereka menunjukkan bahwa magnetisme harus diperhitungkan dalam upaya masa depan untuk menggambarkan pembentukan planet berbatu, termasuk di luar tata surya kita.

Komposisi inti planet penting untuk kemampuannya mendukung kehidupan. Di Bumi, misalnya, inti besi cair menciptakan magnetosfer yang melindungi planet ini dari sinar kosmik penyebab kanker. Daging buahnya juga mengandung sebagian besar fosfor yang ditemukan di planet ini, nutrisi penting untuk mempertahankan kehidupan berbasis karbon.

Menggunakan model pembentukan planet saat ini, McDonough menentukan kecepatan di mana gas dan debu ditarik ke pusat tata surya kita saat terbentuk. Dia memperhitungkan medan magnet yang akan dihasilkan Matahari ketika meledak menjadi ada dan menghitung bagaimana medan magnet ini akan menarik besi melalui awan debu dan gas.

Saat tata surya awal mulai mendingin, debu dan gas yang tidak tertarik ke matahari mulai menggumpal. Massa yang lebih dekat ke matahari mungkin terkena medan magnet yang lebih kuat, dan karena itu akan mengandung lebih banyak besi daripada yang lebih jauh dari matahari. Saat gumpalan menyatu dan mendingin menjadi planet yang berputar, gaya gravitasi menarik besi ke intinya.

Ketika McDonough memasukkan model ini ke dalam perhitungannya tentang pembentukan planet, dia mengungkapkan gradien kandungan mineral dan kepadatan yang sesuai dengan apa yang diketahui para ilmuwan tentang planet di tata surya kita. Merkurius memiliki inti logam yang membentuk sekitar tiga perempat dari massanya. Inti Bumi dan Venus hanya sepertiga dari massanya, dan Mars, yang terjauh dari planet berbatu, memiliki inti kecil yang tidak melebihi seperempat massanya.

Pemahaman baru tentang peran magnetisme dalam pembentukan planet menciptakan hambatan dalam studi exoplanet, karena saat ini tidak ada cara untuk menentukan sifat magnetik bintang dari pengamatan berbasis Bumi. Para ilmuwan menyimpulkan komposisi sebuah planet ekstrasurya berdasarkan spektrum cahaya yang dipancarkan oleh mataharinya. Unsur-unsur yang berbeda dalam sebuah bintang memancarkan radiasi dengan panjang gelombang yang berbeda, sehingga mengukur panjang gelombang tersebut mengungkapkan terbuat dari apa bintang itu, dan mungkin planet-planet di sekitarnya.

“Anda tidak bisa lagi hanya mengatakan, ‘Oh, komposisi bintang terlihat seperti ini’, jadi planet-planet di sekitarnya akan terlihat seperti ini,” kata McDonough. “Sekarang Anda harus mengatakan, ‘Setiap planet dapat memiliki lebih atau kurang besi berdasarkan sifat Magnetik suatu bintang pada awal pertumbuhan tata surya.

Langkah selanjutnya dalam pekerjaan ini adalah bagi para ilmuwan untuk menemukan sistem planet lain seperti kita – satu dengan planet berbatu yang tersebar pada jarak yang jauh dari pusat matahari. Jika kepadatan planet berkurang ketika mereka meninggalkan matahari seperti halnya di tata surya kita, para peneliti dapat mengkonfirmasi teori baru ini dan menyimpulkan bahwa medan magnet mempengaruhi pembentukan planet.

Referensi: “Komposisi planet terestrial yang dikendalikan oleh medan magnet piringan akresi” Oleh William F. McDonough dan Takashi Yoshizaki, 2 Juli 2021 Tersedia di sini Kemajuan dalam Ilmu Bumi dan Planet.
DOI: 10.1186 / s40645-021-00429-4