Mercurio es pequeño, rápido y cercano al sol, por lo que el mundo rocoso es difícil de visitar. Solo una sonda ha orbitado el planeta y ha recopilado suficientes datos para contarles a los científicos sobre la química y el paisaje de la superficie de Mercurio. Aprendiendo sobre lo que hay debajola superficie, sin embargo, requiere una estimación cuidadosa.
Después de que la misión de la sonda terminó en 2015, los científicos planetarios estimaron que la corteza de Mercurio tenía aproximadamente 22 millas de espesor. Un científico de la Universidad de Arizona no está de acuerdo.
Utilizando las fórmulas matemáticas más recientes, el científico asociado del Laboratorio Lunar y Planetario Michael Sori estima que la corteza Mercurial tiene solo 16 millas de espesor y es más densa que el aluminio. Su estudio, "Una corteza delgada y densa para el mercurio", será publicado1 de mayo en Earth and Planetary Science Letters y actualmente está disponible en línea.
Sori determinó la densidad de la corteza de Mercurio utilizando los datos recopilados por la nave espacial Mercurio de Superficie, Medio Ambiente Espacial y Rango de Geoquímica MENSAJERO. Creó su estimación utilizando una fórmula desarrollada por Isamu Matsuyama, profesor del Laboratorio Lunar y Planetario, y la Universidaddel científico Douglas Hemingway de California Berkeley.
La estimación de Sori respalda la teoría de que la corteza de Mercurio se formó principalmente a través de la actividad volcánica. Comprender cómo se formó la corteza puede permitir a los científicos comprender la formación de todo el planeta extrañamente estructurado.
"De los planetas terrestres, Mercurio tiene el núcleo más grande en relación con su tamaño", dijo Sori.
Se cree que el núcleo de Mercurio ocupa el 60 por ciento del volumen total del planeta. En comparación, el núcleo de la Tierra ocupa aproximadamente el 15 por ciento de su volumen. ¿Por qué el núcleo de Mercurio es tan grande?
"Tal vez se formó más cerca de un planeta normal y tal vez gran parte de la corteza y el manto se despojaron de los impactos gigantes", dijo Sori. "Otra idea es que tal vez, cuando te estás formando tan cerca del sol, ellos vientos solares soplan gran parte de la roca y se obtiene un gran tamaño de núcleo desde el principio. No hay una respuesta que todos estén de acuerdo todavía ".
El trabajo de Sori puede ayudar a los científicos a orientarse en la dirección correcta. Ya ha resuelto un problema relacionado con las rocas en la corteza de Mercurio.
Rocas misteriosas de Mercurio
Cuando los planetas y la luna de la Tierra se formaron, sus costras nacieron de sus mantos, la capa entre el núcleo y la corteza de un planeta que rezuma y fluye en el transcurso de millones de años. El volumen de la corteza de un planeta representa el porcentaje de manto quese convirtió en rocas.
Antes del estudio de Sori, las estimaciones del grosor de la corteza de Mercurio llevaron a los científicos a creer que el 11 por ciento del manto original del planeta se había convertido en rocas en la corteza. Para la luna de la Tierra, el cuerpo celeste más cercano a Mercurio, elel número es más bajo, cerca del 7 por ciento.
"Los dos cuerpos formaron sus costras de maneras muy diferentes, por lo que no era necesariamente alarmante que no tuvieran exactamente el mismo porcentaje de rocas en su corteza", dijo Sori.
La corteza de la luna se formó cuando minerales menos densos flotaron en la superficie de un océano de roca líquida que se convirtió en el manto del cuerpo. En la parte superior del océano de magma, los minerales flotantes de la luna se enfriaron y se endurecieron en una "corteza de flotación".Las erupciones volcánicas cubrieron la superficie de Mercurio y crearon su "corteza magmática".
Explicar por qué Mercurio creó más rocas que la luna fue un misterio científico que nadie había resuelto. Ahora, el caso puede cerrarse, ya que el estudio de Sori coloca el porcentaje de rocas en la corteza de Mercurio en un 7 por ciento. Mercurio no es mejor que elLuna haciendo rocas.
Sori resolvió el misterio estimando la profundidad y la densidad de la corteza, lo que significaba que tenía que averiguar qué tipo de isostasia apoyaba la corteza de Mercurio.
Determinación de densidad y profundidad
La forma más natural para un cuerpo planetario es una esfera lisa, donde todos los puntos en la superficie están a la misma distancia del núcleo del planeta. La isostasía describe cómo las montañas, los valles y las colinas se sostienen y evitan que se aplanen en llanuras lisas.
Hay dos tipos principales de isostasia: Pratt y Airy. Ambas se centran en equilibrar las masas de rodajas del mismo tamaño del planeta. Si la masa en una rebanada es mucho mayor que la masa en una rebanada al lado, el manto del planeta seexuda, moviendo la corteza encima hasta que las masas de cada rebanada sean iguales.
La isostasia de Pratt establece que la corteza de un planeta varía en densidad. Una rebanada del planeta que contiene una montaña tiene la misma masa que una rebanada que contiene tierra plana, porque la corteza que hace que la montaña sea menos densa que la corteza que hace planatierra. En todos los puntos del planeta, el fondo de la corteza flota uniformemente sobre el manto.
Hasta que Sori completó su estudio, ningún científico había explicado por qué la isostasía de Pratt apoyaría o no el paisaje de Mercurio. Para probarlo, Sori necesitaba relacionar la densidad del planeta con su topografía. Los científicos ya habían construido un mapa topográfico de Mercurio utilizando datosde MESSENGER, pero no existía un mapa de densidad, por lo que Sori hizo el suyo usando los datos de MESSENGER sobre los elementos encontrados en la superficie de Mercury.
"Sabemos qué minerales suelen formar rocas, y sabemos qué elementos contiene cada uno de estos minerales. Podemos dividir inteligentemente todas las abundancias químicas en una lista de minerales", dijo Sori sobre el proceso que utilizó para determinar la ubicación y abundanciade minerales en la superficie. "Conocemos las densidades de cada uno de estos minerales. Los sumamos todos y obtenemos un mapa de densidad".
Sori luego comparó su mapa de densidad con el mapa topográfico. Si la isostasía de Pratt pudiera explicar el paisaje de Mercurio, Sori esperaba encontrar minerales de alta densidad en cráteres y minerales de baja densidad en montañas; sin embargo, no encontró tal relación. En Mercurio,minerales de alta y baja densidad se encuentran en montañas y cráteres por igual.
Con la isostasia de Pratt refutada, Sori consideró la isostasia de Airy, que se ha utilizado para hacer estimaciones del grosor de la corteza de Mercurio. La isostasia de Airy establece que la profundidad de la corteza de un planeta varía según la topografía.
"Si ves una montaña en la superficie, puede ser sostenida por una raíz debajo de ella", dijo Sori, comparándola con un iceberg flotando en el agua.
La punta de un iceberg está soportada por una masa de hielo que sobresale profundamente bajo el agua. El iceberg contiene la misma masa que el agua que desplaza. Del mismo modo, una montaña y su raíz contendrán la misma masa que el material del manto que se está desplazando.En los cráteres, la corteza es delgada y el manto está más cerca de la superficie. Una cuña del planeta que contiene una montaña tendría la misma masa que una cuña que contiene un cráter.
"Estos argumentos funcionan en dos dimensiones, pero cuando se tiene en cuenta la geometría esférica, la fórmula no funciona exactamente", dijo Sori.
La fórmula desarrollada recientemente por Matsuyama y Hemingway, sin embargo, funciona para cuerpos esféricos como los planetas. En lugar de equilibrar las masas de la corteza y el manto, la fórmula equilibra la presión que ejerce la corteza sobre el manto, proporcionando una estimación más precisa degrosor de la corteza.
Sori usó sus estimaciones de la densidad de la corteza y la fórmula de Hemingway y Matsuyama para encontrar el grosor de la corteza. Sori confía en que su estimación del grosor de la corteza de Mercurio en su hemisferio norte no será refutada, incluso si se recopilan nuevos datos sobre Mercurio.no comparta esta confianza sobre la densidad de la corteza de Mercurio.
MESSENGER recolectó muchos más datos sobre el hemisferio norte que sobre el sur, y Sori predice que la densidad promedio de la superficie del planeta cambiará cuando se recopilen datos de densidad en todo el planeta. Ya ve la necesidad de un estudio de seguimiento en elfuturo.
La próxima misión a Mercurio llegará al planeta en 2025. Mientras tanto, los científicos continuarán usando datos MESSENGER y fórmulas matemáticas para aprender todo lo que puedan sobre la primera roca del sol.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Arizona . Original escrito por Emily Walla. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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