Apakah para ilmuwan salah tentang planet Merkurius? Inti besinya yang besar bisa jadi karena magnet!

Penelitian baru dari University of Maryland menunjukkan bahwa kedekatan dengan medan magnet matahari menentukan komposisi internal sebuah planet.

Sebuah studi baru menyangkal hipotesis yang berlaku mengapa Merkurius memiliki inti besar relatif terhadap mantelnya (lapisan antara inti dan kerak planet). Selama beberapa dekade, para ilmuwan berpendapat bahwa tabrakan dengan benda lain selama pembentukan tata surya kita meniup sebagian besar mantel berbatu Merkurius, meninggalkan inti logam yang besar dan padat di dalamnya. Tapi penelitian baru menunjukkan bahwa tabrakan tidak bisa disalahkan – magnet matahari.

William McDonough, profesor geologi di Universitas Maryland, dan Takashi Yoshizaki dari Universitas Tohoku mengembangkan model yang menunjukkan bahwa kepadatan, massa, dan kandungan besi dari inti planet berbatu dipengaruhi oleh jaraknya dari medan magnet matahari. Deskripsi model diterbitkan di majalah pada 2 Juli 2021 Kemajuan dalam Ilmu Bumi dan Planet.

“Empat planet bagian dalam tata surya kita – Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars – terdiri dari proporsi logam dan batu yang berbeda,” kata McDonough. “Ada gradien di mana kandungan logam di inti turun saat planet menjauh dari matahari. Postingan kami menjelaskan bagaimana ini terjadi dengan menunjukkan bahwa distribusi bahan mentah di tata surya yang berkembang dikendalikan oleh medan magnet matahari.”

McDonough sebelumnya mengembangkan model komposisi bumi, yang banyak digunakan oleh para ilmuwan planet untuk menentukan komposisi planet ekstrasurya. (Karya maninya tentang karya ini telah dikutip lebih dari 8.000 kali.)

Model baru McDonough menunjukkan bahwa selama pembentukan awal tata surya kita, ketika matahari muda dikelilingi oleh awan debu dan gas yang berputar-putar, butiran besi ditarik ke arah pusat oleh medan magnet matahari. Ketika planet-planet mulai terbentuk dari gumpalan debu dan gas ini, planet-planet di dekat Matahari menyerap lebih banyak besi ke dalam intinya daripada yang lebih jauh.

Para peneliti menemukan bahwa kepadatan dan jumlah besi di inti planet berbatu berkorelasi dengan kekuatan medan magnet di sekitar matahari selama pembentukan planet. Studi baru mereka menunjukkan bahwa magnet harus dipertimbangkan dalam upaya masa depan untuk menggambarkan komposisi planet berbatu, termasuk di luar tata surya kita.

Susunan inti planet penting bagi potensinya untuk menopang kehidupan. Di Bumi, misalnya, inti besi cair menciptakan magnetosfer yang melindungi planet ini dari sinar kosmik penyebab kanker. Inti juga mengandung sebagian besar fosfor planet ini, yang merupakan nutrisi penting untuk mempertahankan kehidupan berbasis karbon.

Menggunakan model pembentukan planet yang ada, McDonough menentukan kecepatan di mana gas dan debu ditarik ke pusat tata surya kita selama pembentukannya. Dia memperhitungkan medan magnet yang akan diciptakan matahari jika itu terbentuk dan menghitung bagaimana medan magnet ini akan menarik besi melalui awan debu dan gas.

Saat tata surya awal mulai mendingin, debu dan gas yang tidak tertarik ke matahari mulai menggumpal. Benjolan di dekat matahari akan terkena medan magnet yang lebih kuat dan karena itu akan mengandung lebih banyak besi daripada yang jauh dari matahari. Saat rumpun berkumpul dan mendingin menjadi planet yang berputar, gaya gravitasi menarik besi ke intinya.

Ketika McDonough memasukkan model ini dalam perhitungan pembentukan planet, itu menunjukkan gradien kandungan logam dan kepadatan yang sangat sesuai dengan apa yang para ilmuwan ketahui tentang planet-planet di tata surya kita. Merkurius memiliki inti logam yang sekitar tiga perempat dari massanya. Inti Bumi dan Venus hanya sekitar sepertiga dari massa mereka, dan Mars, yang terluar dari planet berbatu, memiliki inti kecil yang hanya sekitar seperempat dari massanya.

Pemahaman baru tentang peran magnetisme dalam pembentukan planet ini mengarah pada ketegaran dalam studi exoplanet, karena saat ini tidak ada metode untuk menentukan sifat magnetik bintang dari pengamatan berbasis Bumi. Para ilmuwan menyelesaikan komposisi sebuah planet ekstrasurya berdasarkan spektrum cahaya yang dipancarkan oleh mataharinya. Unsur-unsur yang berbeda dalam sebuah bintang memancarkan radiasi pada panjang gelombang yang berbeda, jadi mengukur panjang gelombang tersebut menunjukkan dari apa bintang itu, dan mungkin planet-planet di sekitarnya, terbuat dari apa.

“Anda tidak bisa hanya mengatakan, ‘Oh, komposisi bintang terlihat seperti ini, jadi planet-planet di sekitarnya harus terlihat seperti ini,'” kata McDonough. “Sekarang kita harus mengatakan, ‘Planet mana pun dapat memiliki lebih banyak atau lebih sedikit zat besi, berdasarkan sifat magnetik bintang pada awal pertumbuhan tata surya.'”

Langkah selanjutnya dalam pekerjaan ini adalah bagi para ilmuwan untuk menemukan sistem planet lain seperti kita – sistem dengan planet-planet berbatu yang tersebar dalam jarak yang sangat jauh dari matahari pusatnya. Jika kepadatan planet berkurang saat memancar dari matahari, seperti yang terjadi di tata surya kita, para peneliti dapat mengkonfirmasi teori baru ini dan menyimpulkan bahwa medan magnet mempengaruhi pembentukan planet.

Referensi: “Komposisi planet terestrial dikendalikan oleh medan magnet piringan akresi” oleh William F. McDonough dan Takashi Yoshizaki, 2 Juli 2021, Kemajuan dalam Ilmu Bumi dan Planet.
DOI: 10.1186 / s40645-021-00429-4