Происхождение Меркурия, ближайшей к Солнцу планеты, во многих отношениях загадочно. У него металлическое ядро, как и у Земли, но его ядро составляет гораздо большую часть объема — 85% по сравнению с 15% у Земли.

Миссия НАСА MESSENGER провела измерения, показавшие, что планета также сильно отличается химически. На Меркурии относительно меньше кислорода, что указывает на то, что он образовался из различных строительных блоков в ранней Солнечной системе. Однако оказалось трудным точно определить степень окисления Меркурия на основе имеющихся данных.
В новом исследовании, проведенном ученым из Университета штата Аризона Ларри Ниттлером из Школы исследований Земли и космоса, данные, полученные во время миссии MESSENGER, были использованы для измерения и составления карты содержания хрома на поверхности Меркурия.
Хром может существовать в широком диапазоне химических состояний, поэтому его обилие может дать информацию о химических условиях, при которых он был включен в горные породы.
Ниттлер и его коллеги обнаружили, что количество хрома на Меркурии варьируется. Они рассчитали теоретические модели того, сколько хрома, как ожидается, будет присутствовать на поверхности Меркурия, когда планета разделится на кору, мантию и ядро в различных условиях. Сравнив эти модели с измеренным содержанием хрома, исследователи обнаружили, что Меркурий должен содержать хром в своем большом металлическом ядре. Ученые также смогли установить новые ограничения на общую степень окисления планеты.
Работа опубликована в июльском номере журнала Geophysical Research: Planets.
"В зависимости от количества доступного кислорода, хром может содержаться в оксидах, сульфидах или металлических минералах, и, объединив полученные данные с современным моделированием, мы можем получить уникальную информацию о происхождении и геологической истории Меркурия", - сказал Ниттлер.
Соавтор Асмаа Буджибар из Университета Западного Вашингтона добавила: "Наша модель, основанная на лабораторных экспериментах, подтверждает, что большая часть хрома на Меркурии сосредоточена в ядре. Из-за уникального состава и условий формирования Меркурия мы не можем напрямую сравнить состав его поверхности с данными, полученными из земных пород. Поэтому важно провести эксперименты, имитирующие специфическую среду с дефицитом кислорода, в которой сформировалась планета".
В ходе исследования Ниттлер, Буджибар и их соавторы собрали данные лабораторных экспериментов и проанализировали поведение хрома при различном содержании кислорода в системе. Впоследствии они разработали модель для исследования распределения хрома между различными слоями планеты.
Полученные данные демонстрируют, что, подобно железу, значительная часть хрома действительно изолирована в ядре. Исследователи также заметили, что по мере того, как планета испытывает все больший дефицит кислорода, в ее недрах скрывается все большее количество хрома. Эти знания значительно расширяют наше понимание элементного состава и геологических процессов, происходящих внутри Меркурия.