Il pianeta Mercurio, il pianeta più vicino al nostro Sole, è una specie di esercizio agli estremi. I giorni durano più a lungo degli anni e in un dato momento, il lato esposto al sole è rovente mentre il lato oscuro è gelido. È anche uno dei pianeti meno compresi nel nostro sistema solare. Sebbene sia un pianeta terrestre (cioè roccioso) come la Terra, Venere e Marte, ha un rapporto ferro-roccia significativamente più alto rispetto agli altri.

Per decenni, la teoria più ampiamente accettata per questo era che Mercurio avesse subito un enorme impatto in passato che fece sì che il pianeta perdesse gran parte del suo mantello roccioso. Però, secondo un nuovo studio condotto da un team di scienziati del Centro di astrofisica teorica e cosmologia (CTAC) dell'Università di Zurigo, La natura misteriosa di Mercurio potrebbe in realtà essere il risultato di molteplici collisioni con oggetti giganti.

Per il loro studio, intitolato "Forming Mercury by Giant Impacts, La leader del team Alice Chau e i suoi colleghi (tutti membri dell'Institute for Computational Science presso il CTAC) hanno considerato le varie ragioni per cui Mercurio ha la densità e il rapporto ferro-roccia che ha. Alla fine, hanno considerato tutti gli scenari possibili per determinare quale fosse il più probabile.

Per abbatterlo, Mercurio è rimasto un mistero per gli astronomi perché è molto più metallico dei suoi vicini. Proprio come la Terra, Venere e Marte, Mercurio è un pianeta terrestre, il che significa che è composto da minerali e metalli di silicato che si differenziano in un nucleo di ferro e mantello e crosta di silicato. Ma a differenza degli altri pianeti rocciosi del sistema solare, il ferro costituisce una quantità sproporzionatamente grande del pianeta.

Non solo il nucleo di Mercurio ha un contenuto di ferro più alto di qualsiasi altro grande pianeta del sistema solare, ma in base alla sua densità e dimensione, i geologi stimano che il nucleo di Mercurio occupi circa il 42% del suo volume, rispetto al 17% della Terra. La ragione di ciò rimane sconosciuta, ma molte teorie sono state avanzate nel corso degli anni. Come ha detto Chau a Universe Today via e-mail, queste teorie possono essere suddivise in due categorie:

O Mercurio ha acquisito il suo grande nucleo di ferro dall'inizio in poi, nella nebulosa/disco solare. Vicino al Sole alcuni meccanismi potrebbero essere stati più efficienti per separare metalli e rocce (a causa della loro diversa temperatura di condensazione, o proprietà conduttive, o il loro equilibrio tra forza di resistenza e gravità), che deriverebbe più metalli verso l'interno e oscilla verso l'esterno. Il mercurio si formerebbe quindi in una posizione più ricca di metalli rispetto al resto del disco. ii) o ha formato un nucleo simile nel rapporto di massa rispetto agli altri pianeti terrestri ma ha perso parte del suo mantello nelle ultime fasi della sua formazione, come in un impatto gigante o per evaporazione (e il mantello di vapore sarebbe spazzato via dai venti solari)."

La seconda possibilità, dove Mercurio ha perso gran parte del suo mantello a causa dell'evaporazione o di un impatto massiccio, rimane il più ampiamente accettato dalla comunità scientifica. Basandosi su questo, Chau e i suoi colleghi hanno studiato i parametri di collisione standard (velocità di impatto, rapporto di massa, parametro di impatto) e considerato quale sarebbe la probabile composizione di un dispositivo di simulazione, così come il successivo raffreddamento di Mercurio avrebbe avuto un ruolo.

Lo scopo di questo era determinare se la composizione di Mercurio fosse il risultato di un singolo, impatto gigantesco, o molti più piccoli. Sebbene entrambe le possibilità siano rare e richiedano un insieme unico di circostanze, Chau e i suoi colleghi hanno stabilito che entrambi gli scenari di impatto potrebbero spiegare la natura curiosa di Mercurio. Come ha spiegato, le loro conclusioni si sono ridotte a cinque punti:

1. Un singolo impatto gigante o un impatto mordi e fuggi richiedono un parametro di impatto e una velocità altamente sintonizzati per riprodurre la massa di Mercurio e la frazione di massa del ferro. C'è uno spazio di parametri un po' più ampio di possibilità nello scenario mordi e fuggi.
2. La composizione dell'impattatore influenza la massa finale risultante e la distribuzione del ferro post-impatto.
3. Lo stato pre-impatto del bersaglio influisce sulla massa finale risultante.
4. Uno scenario di collisione multipla sfugge alla messa a punto dei parametri geometrici ma è vincolato dai tempi e dalla composizione ricca di volatili della superficie di Mercurio.
5. La formazione di Mercurio mediante impatti giganti è fattibile ma difficile.

In breve, hanno scoperto che è possibile che entrambi gli scenari possano spiegare l'elevata razione ferro-roccia di Mercurio, ma che le probabilità che siano accadute non sono grandi. Questo è supportato, secondo Chau, dal fatto che sono stati trovati pochi esopianeti analoghi a Mercurio. Nel rispetto, qualunque cosa abbia fatto sì che Mercurio diventasse così com'è potrebbe essere un evento relativamente raro per quanto riguarda l'evoluzione dei sistemi stellari.

"Il nostro studio non è il primo a proporre impatti giganti per spiegare il grande nucleo di ferro di Mercurio, ma conferma che abbiamo bisogno di condizioni piuttosto specifiche per impatti giganteschi, " disse Chau. "Sembra che formare Mercurio sia difficile. In un altro senso, questo è rassicurante perché non osserviamo molti esopianeti che sono simili a Mercurio nella composizione. Anche, anche se è un evento raro, è necessario un solo impatto."

In questo senso, impatti giganteschi potrebbero essere visti come eventi fortunati e un promemoria di quanto siano caotici i sistemi planetari, Ha aggiunto Chau. Perché non solo questi tipi di collisioni hanno un profondo impatto sulle proprietà di un pianeta (per esempio, si crede che il sistema Terra-Luna sia il risultato di un impatto gigantesco), ma sulla base di indagini sugli esopianeti, tali casi sembrano anche essere piuttosto rari.

Forse il nostro sistema solare è unico sotto diversi aspetti, che includono l'emergere della vita e la presenza di impatti giganteschi che hanno sostanzialmente alterato molti dei suoi pianeti. Poi ancora, abbiamo davvero appena iniziato a scalfire la superficie per quanto riguarda le scoperte di esopianeti, e potremmo ancora trovare molti pianeti simili a Mercurio.