Scienty

Первая планета от Солнца существенно отличается от других планет земной группы: около 70% ее массы сосредоточено в железном ядре, а мантия имеет небольшую толщину. Традиционная модель формирования планет объясняет такое строение как следствие столкновений с объектами различной массы. Однако, по мнению группы исследователей, более вероятным сценарием могло стать столкновение небесных тел, сравнимых по размеру, то есть двух планет.

Фото: img.freepik.com

Несмотря на небольшой размер – всего 4880 километров в диаметре, Меркурий остается одной из самых таинственных планет Солнечной системы, поскольку его плотность сравнится с плотностью Земли и Венеры. Анализ данных, полученных с зонда «Мессенджер», который функционировал на орбите с 2011 по 2015 год, выявил наличие летучих веществ в мантии и на поверхности планеты. Это создает значительные трудности в объяснении ее формирования, поскольку, согласно существующим моделям, мощные столкновения или процессы испарения должны были привести к потере части этих веществ.

В марте 2025 года астрономы, представляющие Бразилию, Германию и Францию предположили, считается, что современный вид планеты сформировался вследствие столкновения с «прото-Меркурием» — телом, масса которого была в два-шесть раз больше массы Марса. Предполагается, что это столкновение произошло в первые десятки миллионов лет существования Солнечной системы. Согласно этой гипотезе, Меркурий лишился значительной части своей коры и мантии в результате катастрофического столкновения с крупным небесным объектом.

Используя компьютерное моделирование, международная группа исследователей во главе с Патриком Франко из Парижского института физики Земли (Франция) предложила альтернативную гипотезу. Согласно их расчетам, наиболее вероятным сценарием формирования первой планеты от Солнца стало «скользящее» столкновение двух протопланет, имевших схожие размеры и массу. Это событие, вероятно, произошло на заключительных этапах формирования нашей звездной системы.

При конкретных скоростях (22,3 километра в секунду) и углах (32,5°)
смоделированного исследователями столкновения один из объектов потерял значительную часть мантии, превратившись в небесное тело с доминирующим железным ядром. В частности, масса и состав остатков в моделях совпадали с современным Меркурием с точностью до 5%. Более того, в смоделированной эволюции протопланетных дисков столкновения между телами близкой массы встречаются куда чаще «экзотических» сценариев.

По мнению авторов статьи, успех зависел от небольшого числа факторов: даже незначительные корректировки угла или скорости могли вызвать либо незначительные потери мантии, либо полное слияние тел. Иными словами, Меркурий, скорее всего, образовался в результате уникального, но вполне вероятного события. Результаты научной работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Существует и нерешенная задача: новая модель не дает ответа на вопрос, почему при таком масштабном столкновении летучие соединения остались на поверхности планеты. Это представляет особую трудность, поскольку кометы крайне редко достигают окрестностей Меркурия (гораздо реже, чем орбиты Земли). Чтобы выяснить, возможно ли было поступление этих веществ позднее, например, в результате падения комет или космической пыли, и проверить, соответствует ли предложенный сценарий современному состоянию и структуре этого мира, Франко и его коллеги планируют смоделировать эволюцию обломков в динамике.

Следует также учитывать, что некоторые астрономы выражают критику в отношении гипотезы о гигантском столкновении. Они подчеркивают, что вероятность подобного столкновения уменьшается пропорционально степени, определяющей размеры участвующих тел, и, следовательно, для планет она значительно ниже, чем для астероидов. В настоящее время гипотеза о гигантских столкновениях планет выдвинута не только для Земли (что привело к образованию Луны, хотя этот факт и вызывает споры), но и для Венеры, Меркурия и Плутона. Если бы все эти гипотезы оказались обоснованными, то в Солнечной системе произошло бы сразу несколько событий, вероятность каждого из которых даже по отдельности крайне мала.