Warum muss "der Kern von Quecksilber teilweise geschmolzen sein", um seinen schwachen Magnetismus zu erklären?

tl; dr: weil jedes feste Eisen immer noch über der Curie-Temperatur liegen würde und daher keine Restmagnetisierung behalten könnte.

Das magnetische Phänomen, das mit flüssigem Metall in (den Kernen von) Planeten verbunden ist, unterscheidet sich ein wenig von dem, was wir in einem festen Metall sehen. Massives Eisen ist bis zu einer Temperatur von ferromagnetisch$770°C$oder so, abhängig von Verunreinigungen, aber Planetenkerne sind dafür zu heiß und daher kann ein fester Kern nur zufällige Magnetfelder haben, die kein makroskopisches ferromagnetisches Verhalten ergeben. Breueret al. [1] stellt ein Modell vor, bei dem die Innentemperatur nach oben ansteigt$1500°C$innerhalb des Mantels, was bedeutet, dass der Kern auch so heiß geblieben ist und daher festes Eisen nicht ferromagnetisch wäre.

Wenn Sie flüssiges Metall oder eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit haben, ändern sich die Dinge. Der Strom einer elektrisch leitenden Flüssigkeit kann diese zufälligen Magnetfelder verstärken und ein makroskopisches Magnetfeld erzeugen. Dies kann selbst dann passieren, wenn die leitende Flüssigkeit nicht ferromagnetisch ist, was den Fall von Eisen unter den heißen Bedingungen im Kern von Merkur (oder Erde) einschließt. Dieser Effekt demonstriert sich hiermit Natrium; selbst ein mäßiger Flüssigkeitsstrom kann Magnetfelder erzeugen. Wenn also Magnetfelder aus dem Inneren von Planeten austreten, ist die wahrscheinlichste Quelle kein scheinbar ferromagnetisches festes Metall, sondern die Strömung einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit. Das Modell von Mercury präsentiert in Ref. 1 oben sagt auch einen teilweise geschmolzenen Kern voraus (das Ausmaß des Schmelzens hängt vom Schwefelgehalt im Kern ab). David Hamman weist in Kommentaren darauf hin, dass Weltraumforschungssonden unabhängige Beweise für geschmolzenes Kernmaterial auf mehreren Körpern, einschließlich Merkur, gefunden haben.

Beachten Sie, dass die Flüssigkeit "elektrisch leitfähig" sein muss, aber nicht unbedingt ein Metall sein muss. Ein Beispiel für ein nichtmetallisches leitendes Fluid könnte ein salziger Ozean sein, wie er in Europa zu existieren scheint; Galileo entdeckte tatsächlich ein Magnetfeld um Europa herum, was Beweise für diesen Ozean hinzufügt. Bei Merkur ist jedoch das Metall im Kern die einzige wahrscheinlich leitende Flüssigkeit, daher wird das Magnetfeld als Beweis für geschmolzenes Metall in diesem Kern gewertet.

Referenz:

1. D. Breuer. SA HauckII. M. Buske. M.Bauer, T. Spohn, „Interior Evolution of Mercury“, Space Sci Rev (2007) 132: 229–260 https://doi.org/10.1007/s11214-007-9228-9