Mercurius heeft vloeibare kern

Marijn de Pagter
4 mei 2007




De natuurkunde van de keuken vertelt ons dat een rauw ei sneller draait dan een hardgekookte. Wetenschappers lieten dezelfde logica los op de planeet Mercurius en kwamen tot de ontdekking dat de kleinste planeet in ons zonnestelstel een vloeibare kern van gesmolten ijzer heeft. Hiermee wordt een dertig jaar oud mysterie opgelost, maar daar tegenover wordt er weer een andere opgeworpen.

Om uit te vogelen of Mercurius' kern vloeibaar of vast was, verrichtte een team van wetenschappers onder leiding van Jean-Luc Margot metingen in de rotatie van de planeet op zoek naar kleine schommelingen. De wetenschappers van de Cornell University gebruikten een nieuwe techniek die inhield dat een radiosignaal, verzonden met een radiotelescoop in Californië, weerkaatst werd door de planeet en weer opgevangen werd met een radiotelescoop in West Virginia.

Na vijf jaar en 21 dergelijke observaties realiseerde het team dat de gemeten waarden twee keer zo groot waren dan verwacht zou worden bij het bestaan van een vaste kern. "De variaties in de mate van het tollen van Mercurius worden het best verklaard door een kern die ten minste deels vloeibaar is", aldus Margot. "We hebben 95% vertrouwen in deze conclusie."

Een vervuilde kern

Mercurius, vernoemd naar de snelvoetige Romeinse god Mercurius, is de planeet die het dichtst bij de zon staat. Een jaar op Mercurius duurt slechts 88 aardse dagen. Men denkt dat de planeet bestaat uit een mantel van silicaten die een ijzeren kern omhult. Omdat hij maar een kleine massa van vijf procent van de aardse massa heeft, dachten wetenschappers dat Mercurius snel afgekoeld was na zijn ontstaan. Daardoor zou elke vorm van een vloeibare kern bevoren worden in een vaste. Dit blijkt dus met de nieuwe ontdekking onjuist.

Dertig jaar geleden al werd er twijfel gezaaid tijdens de missie van de Mariner 10, tot nog toe de enige ruimtesonde die de planeet Mercurius bezocht heeft. Deze sonde ontdekte namelijk een zwak magnetisch veld, in sterkte zo ongeveer één procent van het aardmagnetisch veld. Met de kennis dat magnetische velden vaak worden toegewijd aan dynamische gesmolten kernen, was er een wetenschappelijk mysterie ontstaan.

Margot en zijn team speculeren dat zwavel of een ander licht element gemengd is geraakt met de ijzeren kern toen de planeet gevormd werd. Daardoor werd het smeltpunt van de kern aanzienlijk verlaagd.

Er is echter een probleem, vertelt Margot. Hij zegt namelijk dat "je van zwavel niet verwacht dat het condenseert bij de korte afstand van Mercurius tot de zon."

De aanwezigheid van zwavel bij Mercurius spreekt de aangenomen theorie van de vorming van planeten tegen. De theorie namelijk stelt dat planeten gevormd worden uit een rond een protoster draaiende schijf van gas en stof. In een dergelijk protoplanetaire schijf condenseren en stollen elementen op verschillende afstanden tot de ster, afhangend van hun dichtheid.

Zware elementen met hoge smeltpunten, zoals ijzer, nikkel en silicium, stolden dicht bij de ster. Uit deze vaste stoffen vormden zich de "embryo's" van de planeten. Deze zogenaamde planetesimalen worden soms voltallige planeten. Dit verklaart het feit dat de binnenplaneten van ons zonnestelsel vooral uit zwaardere elementen bestaan. Lichtere elementen zoals zwavel kunnen pas stollen op een grotere afstand van de ster, waar het kouder is.

De nieuwe bevindingen suggereren dat er stoffen door elkaar gekomen zijn in de vroege geschiedenis van het zonnestelsel. Daarbij werden lichtere elementen naar binnen vervoerd, mogelijk door de zwaartekracht van planetesimalen.

Het mysterie van de vloeibare kern wordt mogelijk opgelost door NASA's MESSENGER-ruimtesonde, die al onderweg is naar de planeet en de eerste scheervlucht langs de planeet in 2008 maakt. "Onze hoop is dat MESSENGER de overblijvende vragen beantwoordt", aldus Margot.

De onderzoekers gebruikten de 70 meter grote antenne van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Goldstone, Californië. Om de signalen weer op te vangen werd gebruik gemaakt van de Green Bank-telescoop in West Virginia. Ook zonden ze zo nu en dan signalen van het Arecibo-observatorium in Puerto Rico, waarbij ze het signaal weer opvingen in Goldstone.




Source: http://www.astrostart.nl