عطارد، سیاره‌ای سوزان در منظومه شمسی که معمولاً نادیده گرفته می‌شود، بار دیگر دانشمندان را شگفت‌زده کرده است. پژوهشگران اکنون معتقدند لایه‌ای از الماس با ضخامت تقریبی ۱۰ مایل ممکن است در درون این سیاره وجود داشته باشد.
شرایط عجیب عطارد
این سیاره، که سه بار به دور خود می‌چرخد برای هر دو باری که به دور خورشید می‌گردد، دمای ظهر بالای ۴۲۰ درجه سانتی‌گراد را تجربه می‌کند. وجود چنین لایه‌ای از الماس در شرایطی به این حد داغ، واقعاً حیرت‌انگیز است.
شواهد اولیه از کربن در سطح عطارد
نقشه‌برداری دقیق فضاپیمای MESSENGER
فضاپیمای MESSENGER ناسا با نقشه‌برداری دقیق از عطارد، نشانه‌هایی از وجود گرافیت – یک آلوتروپ از کربن – را در سطح این سیاره یافت. این گرافیت‌ها که در سطح پراکنده‌اند، حاکی از وجود یک اقیانوس ماگما در گذشته‌اند که مملو از کربن بوده است.
جدایش کربن و فلزات
زمانی که این اقیانوس خنک شد، کربن سبک‌تر به سمت بالا شناور شد و سطح را تیره کرد، در حالی‌که فلزات سنگین‌تر به درون سیاره فرو رفتند. پژوهش جدید نشان می‌دهد که کربن سنگین‌تر همراه با این فلزات فرورفته، دوباره متبلور شده و به الماس تبدیل شده است.
بازسازی شرایط داخلی عطارد در آزمایشگاه
تیم پژوهشی بین‌المللی
این پروژه تحقیقاتی حاصل همکاری بین‌المللی بین چین و بلژیک، تحت رهبری دکتر یانهائو لین از مرکز تحقیقات پیشرفته علوم فشار بالا (HPSTAR) است.
آزمایش شرایط سخت عطارد
تیم لین با شبیه‌سازی فشار ۷ گیگاپاسکال (تقریباً ۷ برابر فشار در عمق چاله ماریانا) و دمای نزدیک به ۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد، شرایط داخلی عطارد را در آزمایشگاه بازسازی کردند.
«سال‌ها پیش متوجه شدم که میزان بالای کربن در عطارد می‌تواند نشانه‌ای از یک فرآیند خاص در درون این سیاره باشد.»
مرز بین هسته و گوشته عطارد
شکل‌گیری الماس در شرایط خاص
بر اساس یافته‌ها، در فشار حدود ۵.۵۷ گیگاپاسکال و در حضور حدود ۱۱٪ گوگرد، کربن از حالت گرافیت به الماس تبدیل می‌شود. نتیجه این فرآیند، ایجاد یک لایه درخشان و سخت از الماس به ضخامت حدود ۱۸ کیلومتر (۱۱ مایل) در اطراف هسته فلزی سیاره است.
تأثیر گوگرد در فرآیند
گوگرد باعث کاهش نقطه ذوب اقیانوس ماگما می‌شود و کمک می‌کند الماس به سمت پایین فرو برود و در مرز هسته و گوشته ته‌نشین شود. همچنین، گوگرد موجب شکل‌گیری یک لایه سولفید آهن می‌شود که ارتباطی با میزان کربن نیز دارد.
نقش الماس در میدان مغناطیسی عطارد
انتقال گرما و پویایی درونی
با وجود اندازه کوچکش، عطارد دارای یک میدان مغناطیسی قدرتمند است. این میدان نیازمند جریان مداوم گرما از هسته به سطح است. الماس با رسانایی حرارتی بالا، گرما را بهتر از سنگ اطراف خود منتقل می‌کند.
«کربن درون هسته مذاب، هنگام خنک شدن اشباع شده و به الماس تبدیل می‌شود و به سمت مرز هسته و گوشته می‌رود.»
تأثیر بر حرکت سیال و میدان مغناطیسی
رسانایی بالای حرارتی الماس باعث تسریع در انتقال گرما، ایجاد لایه‌بندی دمایی، تغییر در همرفت هسته مایع، و در نهایت تقویت یا تغییر میدان مغناطیسی می‌شود.
چرا عطارد این‌قدر الماس دارد؟
تفاوت عطارد با زمین، مریخ و زهره
سطح عطارد که با گرافیت پوشیده شده بود، از ابتدا نشان می‌داد که سیاره‌ای متفاوت است. در حالی‌که زمین، مریخ و زهره بخش زیادی از کربن خود را از دست داده‌اند یا در کربنات‌ها ذخیره کرده‌اند، عطارد این عنصر را حفظ کرده است – ابتدا به صورت گرافیت و سپس به شکل الماس درونی.
اهمیت برای سایر سیارات
دکتر لین می‌گوید:
«این کشف می‌تواند برای درک سیارات دیگر با اندازه و ترکیب مشابه مفید باشد. شاید فرایندهای مشابهی در دیگر سیارات نیز رخ داده باشد.»
آینده تحقیقات درباره عطارد
مأموریت BepiColombo
تا کنون هیچ کاوشگری داخل عطارد را مستقیماً بررسی نکرده است، اما مأموریت مشترک اروپا و ژاپن با نام BepiColombo تا سال ۲۰۳۰ به عطارد خواهد رسید. این مأموریت ابزارهایی برای ترسیم دقیق نقشه گرانشی و بررسی میدان مغناطیسی خواهد داشت تا وجود لایه نازک و رسانای الماس را تأیید یا رد کند.
پیامدهای این کشف برای آینده
درس‌هایی فراتر از جواهرات
این کشف صرفاً در مورد زینت‌آلات نیست، بلکه درسی در مورد تکامل سیارات است. رفتار کربن – شناور شدن، ته‌نشینی، تغییر ساختار – روی جریان گرمایی، ترکیب پوسته و میدان مغناطیسی تأثیر می‌گذارد.
کاربرد در سیارات فراخورشیدی
با پیگیری مسیر کربن در عطارد، دانشمندان می‌توانند مدل‌هایی برای سیارات دوردست تدوین کنند. حتی سیاره‌ای که خشک و بی‌جان به نظر می‌رسد، ممکن است در اعماقش الماس‌هایی پنهان داشته باشد که به تپش هسته آن کمک می‌کنند.
عطارد، که اغلب به‌عنوان یک گوی سوزان و بی‌روح شناخته می‌شود، نشان می‌دهد که دنیاهای دیگر ممکن است فیزیکی عجیب و اسرارآمیز در دل خود پنهان کرده باشند.
نتیجه‌گیری
کشف لایه‌ای از الماس درون عطارد، تصویری تازه از این سیاره به ما می‌دهد. از شواهد گرافیت در سطح گرفته تا فرضیه وجود الماس در عمق، این یافته‌ها نه‌تنها عطارد را از دیگر سیارات سنگی متمایز می‌کند، بلکه به ما در درک رفتار کربن در سیارات زمینی کمک می‌کند. آینده پژوهش‌ها، به‌ویژه با ورود مأموریت BepiColombo، ممکن است این راز کیهانی را بیشتر آشکار کند.
