V-kosmose.com

Как сформировался Меркурий — объяснение для детей

Астрономия для детей Ответы на частые вопросы > Как сформировался Меркурий

Как появился Меркурий: описание для детей с фото, рождение планет, земная группа, рисунок рождения Солнечной системы из туманности, теории формирования.

Даже для самых маленьких не будет новостью, что планеты в любых системах вращаются вокруг своих родительских звезд. Но мало кто знает, что по поводу того, как они образовались нет единственного мнения. Как же появился Меркурий - первая планета Солнечной системы? Чтобы дать полное объяснение для детей, нужно представить несколько наиболее популярных теорий формирования.

Первая – аккреция ядра. Родители или учителя в школе могут настаивать на ней, так как она прекрасно вписывается для планет земной группы, среди которых есть и Меркурий. Но недочеты всплывают, когда дело касается гигантов. Вторая – неустойчивость диска (как раз расшифровывает ситуацию с гигантами).

Следует объяснить детям, что исследователи не ограничивают внимание только нашей системой и продолжают искать объекты в других галактиках. Это поможет точно определить, какая из теорий имеет больше шансов.

Аккреция ядра

Возможно, дети уже не раз слышали, что свое начало Солнечная система берет из пыльной и газовой туманности, образовавшейся 4.6 миллиарда лет назад. Чтобы объяснить детям весь процесс, нужно вспомнить о силе гравитации, которая во время вращения начала разрушать материал. Большие обломки притянулись в центр и сформировали Солнце.

С появлением главной звезды материал начал сгущаться вокруг нее. Маленькие обломки сливались с другими, пока не начали появляться крупные объекты. Солнечный ветер сдувал легкие элементы и обходил тяжелые, благодаря чему и появились скалистые планеты, вроде Меркурия. Но по прошествии времени, ветра уменьшили давление на легкие элементы, позволив и им объединиться в газовых гигантов, а также астероиды, кометы, и луны.

Графическое представление модели аккреции

Графическое представление модели аккреции

Как и в случае с Землей, сначала у Меркурия появилось ядро, вокруг которого насаждались слоями легкие материалы, создавая кору и мантию. Он мог бы собрать и туманные частички, способствующие развитию атмосферы. Но из-за приближенности к Солнцу и небольшой массе, газы не удерживались. Тем более, что постоянные атаки солнечного ветра не дают этим элементам сейчас задержаться в экзосфере.

Родители могут привести примеры с экзопланетами. Ученые долго изучали эти объекты и поняли, что они подтверждают аккреционную теорию. Астрономы используют специальный термин – «металлы» для объяснения «металличности».  Это элементы, отличительные от водорода и гелия. Выяснилось, что звезды с большим количеством металлов в ядре располагают преимущественно гигантами, а не их меньшими «собратьями». В НАСА считают, что аккреция предполагает, что маленькие скалистые миры должны находиться в большем количестве, чем гигантские.

Например, в 2005 году нашли гигантскую планету, обладающую массивным ядром. Она вращается вокруг звезды солнечного типа HD 149026. Это доказывает, что экзопланета помогла укрепить доводы теории аккреции. Это подтвердил и астроном Грег Генри.

В 2017 году Европейское космическое агентство собирается отправить спутник CHEOPS, который будет заниматься изучением экзопланет размером от суперземель до Нептуна. Эти данные помогут лучше разобраться в том, как формировалась наша система.

Если следовать сценарию аккреции, то планетарное ядро должно разрастись до критической массы и только потом ускоряется утечка газа. Главным фактором прибавления критической массы является скорость, с которой нарастают планетезимали.

Неустойчивый диск

Аккреция прекрасно работает для земных планет, но в таком случае гиганты смогли бы эволюционировать чересчур быстро и притянуть большую часть легких газов. Но ни одна модель не могла объяснить такое быстро формирование. На процесс ушло бы на несколько миллионов лет больше, когда легкие газы давно вышли из доступа. Аккреция также вынуждена столкнуться с проблемой миграции: детские планеты за короткий промежуток притягиваются к Солнцу.

Так что важно дать объяснение теории неустойчивости диска для детей. Согласно ей, пыль и газ были связаны на ранних этапах существования нашей системы. Постепенно они формировались в огромнейшую планету. Такие планеты создавались бы намного быстрее, чем в варианте аккреции (порой всего за 1000 лет), что позволило им притянуть легкие газы. Тем более, что им удается быстро набрать необходимую массу, чтобы не попасть в смертельные лапы Солнцу.

Экзопланетный астроном Пол Уилсон считает, что если во главу угла поставить неустойчивость диска, то должно было появиться множество гигантских миров. Это подтверждают четыре гиганта, вращающихся вокруг звезды HD 9799 на большой удаленности. Еще один пример – Фомальгаут b. Это экзопланета, чей орбитальный путь длится 2000 лет. Хотя она также могла быть просто выброшенной из-за столкновения с соседними объектами.

Галечная аккреция

Самая большая проблема с аккрецией ядра: необходимо, чтобы газовые гиганты сформировались достаточно быстро и успели притянуть более легкие компоненты. Однако, нужно объяснить детям, что недавно были проведены исследования того, как объекты размером с гальку сливались и создавали гигантов в 1000 раз стремительнее, чем в предыдущих теориях.

Это первая модель, где все начинается с простой структуры в солнечной туманности, из которой создаются планеты, а потом уже и гиганты. К этой теории вернулись в 2012 году исследователи Андрес Йохансен и Мишель Ламбрехтс. Они предположили, что мелкие камешки могут быть ключом к быстрому формированию планет-гигантов.

Дети должны понимать, что раньше мелкие гальки не принимали в расчет, полагая, что они ни на что не влияют. Но новые модели показывают, что даже из такой крохи может вырасти настоящая громадина. Пока предыдущие симуляции демонстрировали, как средние и крупные тела с постоянной скоростью притягивали небольшие камешки, новая показывает, что крупные объекты выступали хулиганами и насильственно вырвали камни из других тел.

Получается, что большие тела рассеивали меньшие, которые также рассеивали эти кусочки, пока мелкие вообще не достигали состояния обломков в виде диска гальки. Крупный объект как бы издевается на мелкими, чтобы впитать всю гальку и сформировать ядро гиганта.

Смена темпа

Для самых маленьких следует понять, что ядро Меркурия оказалось намного больше, чем думали ученые. При планетарном радиусе в 1800-1900 км ядро занимает 85% диаметра и составляет большую часть объема. А вот коре досталось всего лишь 500-600 км.

Данные полета Маринер-10 в 1970-х годах (три полета вокруг планеты) породили множество теорий о странном формировании планеты. Согласно одной, если бы Меркурий с более массивным размером сформировался достаточно быстро, то затвердел бы до того, как Солнце разгорелось до пиковой температуры. Высокие температуры могли стереть большую часть легкой коры и оставить лишь тонкую прослойку.

Это морщины хребтов на Меркурии, которые расположены вокруг сети впадин, сформировались когда равнины растянулись. Кольцо растягивается на 100 км в диаметре, формируясь по краю «кратера-призрака».

Это морщины хребтов на Меркурии, которые расположены вокруг сети впадин, сформировались когда равнины растянулись. Кольцо растягивается на 100 км в диаметре, формируясь по краю «кратера-призрака».

На многие вопросы ответила миссия MESSENGER НАСА, изучавшая состав поверхности. Она выяснила, что соотношение тория и калия напоминает ситуацию на других земных планетах. Торий – стабильный материал, но калий – летучий, поэтому очень быстро сгорает при сильном нагреве. Результаты показали, что планета не переживала экстремальный нагрев или быстрой эволюции. Меркурий формировался также, как и другие миры земного типа.

Скорее всего, в самом начале произошло непредвиденное событие. Исследователи считают, что раньше планета была намного больше и толще. Возможно, в нее врезалось огромное тело. Это бы уничтожило большую часть коры, оставив ядро и небольшую оболочку.

Дети должны понимать, что тогда столкновения случались очень часто. Есть теория, что Меркурий – последняя выжившая детская планета. Раньше их было больше, но они исчезли из-за ряда столкновений.

Теперь вы знаете, как мог появиться Меркурий в Солнечной системе. Если детям или школьникам любого возраста будет любопытно узнать больше интересных фактов и подробностей о первой планете от Солнца, то обязательно посетите остальные страницы раздела. Не забудьте воспользоваться 3D-моделью Солнечной системы, где показаны все планеты, а также карта Меркурия, его поверхность и особенности вращения по орбите. В остальном вам всегда помогут наши, фото, картинки, рисунки, а также онлайн телескоп, функционирующий в режиме реального времени.