Könnte Merkur eine Art Chthonianer sein?

In einem kürzlich erschienenen Nachrichtenartikel wurde erwähnt, dass Merkur einen ungewöhnlich großen Kern hat – was bedeutet, dass er dichter ist als die anderen Gesteinsplaneten im Sonnensystem.

Ich fragte mich, ob Merkur als Eis- oder Gasplanet im äußeren Sonnensystem begonnen haben könnte und dann in Richtung Sonne wanderte, ein heißer [Jupiter, Neptun, was auch immer] wurde und seine äußeren Schichten verdampfte.

Wie realisierbar ist ein solches Szenario?

Die beste Antwort wäre wahrscheinlich, wie groß der ursprüngliche Merkur gewesen wäre und wie gut (oder wahrscheinlich schlecht) die Migration eines solchen Planeten zu unseren bestehenden planetaren Entwicklungsmodellen passen würde.

Merkur hat keinen ungewöhnlich großen Kern, er hat genau die Kerngröße, die man für einen Planeten erwarten würde, der sich so nahe an der Sonne bildet, wie er es getan hat. Sie würden erwarten, dass ein Planet, der sich in der Nähe seines Sterns bildet, einen großen Eisenkern haben würde, da nicht viele andere Elemente bei den Temperaturen, die Sie während der Planetenbildung so nahe am Stern sehen würden, leicht erstarren können.

Antworten (2)

Sicherlich kein Gasriese... Quecksilber ist ein Stein von 0,05 M , eine solche Masse könnte niemals zu einem Gasriesen heranwachsen (Einzelheiten siehe Piso & Youdin (2014) , Abb. 6, wo man das unterhalb einer Planetenmasse von 5 sieht M die Wachstumszeit einer für einen Planeten signifikanten Atmosphäre übersteigt die Lebensdauer protoplanetarer Scheiben, ist also nicht möglich).

Ich nehme an, es wäre jedoch nicht unmöglich, dass ein Merkur-Massenobjekt im äußeren Sonnensystem zu etwas Titanähnlichem heranwächst. Die Bildung der Atmosphäre des Titans ist kaum verstanden, sollte aber aus dem Sub-Nebel des Saturn stammen. Titan ist jedoch weit davon entfernt, ein Eisriese zu sein.

Dieser junge Merkur müsste dann allerdings sehr viel Glück haben, um ins innere Sonnensystem zu gelangen und auf einer Kreisbahn zu landen. Es müsste aus der Umlaufbahn eines jungen Riesen geschleudert werden, dem Jupiter ausweichen und von den inneren Planeten auf die richtige Weise geschleudert werden.
Dies ist ein Szenario, das sehr schwer zu kaufen ist.

Angesichts der Ähnlichkeit der terrestrischen Planeten mit Enstatit-Chondriten ('trockenen' Meteoriten) und anderen Klassen trockener Asteroiden ist es außerdem viel wahrscheinlicher, dass die vier inneren Planeten mehr oder weniger dort entstanden sind, wo sie sich jetzt befinden.


Update zum Kommentar:

Frühe Modelle, die von Wikipedia ( Podolak et al. (1995) ) zitiert werden, gehen von einer strikten Dreischichtstruktur aus, ohne dass sich die Komponenten Gestein, Eis und Wasserstoff/Helium vermischen. Die aus den von der Voyager2-Sonde gemessenen Gravitationsmomenten resultierende Modellinversion ergibt dann 0,5 M . Man könnte dann auf die Idee kommen, dass ein „Verdunstungseisriese“ wie ein Merkur aussehen würde.

Diese Modellinversion ist jedoch alles andere als einzigartig, da man für das Innere eine Vielzahl von Modellstrukturen und Mischungsszenarien annehmen kann, die zu den Gravitationsmomenten passen. Diese Abkehr vom Drei-Schichten-Modell hat den Vorteil, dass einige der Modelle in der Lage sind, die früher als anomal angenommenen Wärmeströme zu reproduzieren ( Vazan et al. (2020) ). Diese Modelle arbeiten mit Eis-Gesteins-Verhältnissen, die den Objekten des äußeren Sonnensystems ziemlich ähnlich sind (dh 2:1 bis 1:2) und daher viel größere Silikatfraktionen produzieren. Das Problem der 0,5 Erdmasse verschwindet dann.

Aber um zu betonen, wie stark der Gesteinsgehalt in den Eisriesen angesichts der Daten eingeschränkt ist, können wir einen Blick in die Übersicht von Helled et al. (2020) . Dort wird in Abschnitt 3.2 betont, dass man mit den aktuellen Daten sogar die Eisriesen mit einem Eis-Gesteins-Verhältnis von 82 % und dem Rest H/He ausstatten kann.

Aber selbst wenn man darüber hinwegsehen würde, dass die 0,5 M Szenario ist sehr unwahrscheinlich. Auch wenn man die Schwierigkeiten außer Acht lassen würde, diesen Planeten auf seinen derzeitigen Abstand zur großen Halbachse zu bringen. Auch wenn man die Venus (0.7 M mit einer signifikanten, nicht entkommenen Atmosphäre). Schon damals, a >= 14 M Planet in einem Zeitraum von 100 Tagen um einen Stern vom Typ G2 ist bei weitem nicht in der Lage, genug Strahlung zu erhalten, um seinen gesamten Gehalt an H/He + schweren Elementen zu verdampfen, mit Ausnahme eines handverlesenen SiO2+Fe+MgO-Kerns (siehe Exoplaneten-Archiv für Daten zu Das).

Was Sie also in den Nachrichten gehört haben, die Tatsache, dass Merkur einen sehr großen Kern hat, wird in einem wahrscheinlicheren Szenario dadurch erklärt, dass er ursprünglich eine Kruste hatte, wie sie auf der Erde und dem Mars zu sehen ist, die durch riesige Einschläge entfernt wurde.

Was den Migrationsteil betrifft: Das ist einfach unmöglich. Ich glaube nicht, dass es möglich ist, dass ein Urriese Merkur vom äußeren Sonnensystem zum inneren wandert, ohne von Jupiter ausgestoßen zu werden oder ohne die inneren Planeten auszustoßen. Die inneren Planeten würden aufgrund der hohen Masse des Urriesen Merkur entweder während der Migration oder in der langen evolutionären Phase nach der Planetenbildung ausgestoßen.

Ich würde denken, dass ein "Mini-Neptun" ein Kandidat sein könnte. Wikipedia sagt, dass der felsige Teil von Uranus etwa 0,5 Erdmassen beträgt.
@CodeMonkey: Sicherlich nicht. Uranus hat einen Kern von 10-12 Erdmassen (hängt davon ab, an welches Modell Sie glauben möchten), ob das zu 100% oder zu 50% aus Fels oder Eis besteht, ist umstritten. Das Gas ist ein paar Erdmassen auf der Oberseite. Merkur war nie wie Uranus.
@CodeMonkey Diese 0,5-Erdgesteinsmassen erscheinen mir sehr niedrig. Normalerweise muss der Kern, sogar der Eisriesen, etwa 50:50 aus Fels und Eis bestehen, da es keine Feststoffe mit einem Eisverhältnis von 90:10 in der protoplanetaren Scheibe gibt, die akkretiert werden können. Außerdem basiert diese Zahl auf Modellen aus den 90er Jahren. Seitdem gab es erhebliche Fortschritte in Bezug auf die Modellierung. Ich werde einige der neuen Papiere lesen und auf diese Frage zurückkommen.
@codeMonkey aktualisiert.

Ja, Planeten wandern viel in der Zeit, sowohl nach innen als auch nach außen, also ja, Merkur könnte eine chthonische Welt sein, da wir ihre Umlaufbahn in der fernen Vergangenheit nicht kennen, insbesondere. am Anfang der Entstehung des Sonnensystems - dort ist die Migration sehr bedeutend.

Ein guter Kandidat für einen chthonischen Planeten ist aufgrund seiner Geologie unser Planet Erde, hier können Sie folgen: https://expandingearthresearch.org/

Einen schönen Tag noch.

Jan