Vedci po desaťročiach hľadania konečne našli lítium na Merkúre. To sa im podarilo spôsobom, ktorý nikto nečakal. Namiesto toho, aby ho priamo pozorovali, identifikovali jeho prítomnosť prostredníctvom elektromagnetického podpisu.

Objav priniesol nielen prvý dôkaz o existencii tohto prvku na najmenšej planéte slnečnej sústavy, ale aj kľúčový dôkaz, že jej povrch je stále chemicky aktívny a neustále sa mení v dôsledku nárazov meteoroidov. Štúdia bola publikovaná v žurnáli Nature Communications.

Zvolili iný prístup

O existencii lítia v extrémne riedkej exosfére Merkúru sa vedci domnievali už dávno, no každý pokus o jeho zachytenie zlyhal. Tradičné metódy, ako detektory častíc alebo pozorovania zo Zeme, jednoducho nestačili. Preto tím vedený Danielom Schmidom z Rakúskej akadémie vied zvolil úplne iný prístup. Nesnažili sa nájsť samotné atómy, ale sústredili sa na to, ako sa lítium správa v prostredí slnečného vetra. A práve tam objavili neklamný dôkaz. Išlo o iontové cyklotrónové vlny (ICWs), ktorých frekvencia je ako rádio presne naladené na lítium.

„Počas nášho prieskumu sme identifikovali podpisy cyklotrónových vĺn, ktoré možno pripísať čerstvo ionizovanému lítia,“ uviedol Schmid, hlavný autor štúdie. Tieto špecifické magnetické vlny vznikajú v momente, keď slnečný vietor zachytí novo vzniknuté lítiové ióny. Tie sa do exosféry dostávajú vďaka meteoroidom, ktoré po náraze na povrch Merkúra uvoľňujú atómy, a tie sa následne ionizujú slnečným ultrafialovým žiarením.

Príklad identifikovanej cyklotrónovej vlny (ICW) s lítiovými iónmi. - Schmid, D., Lammer, H., Berezhnoy, AA a kol.

Uvoľnené lítium

Kľúčové dáta prišli z misie MESSENGER, ktorá krúžila okolo Merkúra v rokoch 2011 až 2015. Vedci prešli štyri roky jej magnetických záznamov a našli 12 udalostí, počas ktorých sa objavili presne tie vlny, ktoré zodpovedajú lítiu. Tieto javy trvali len niekoľko desiatok minút, čo naznačuje, že išlo o krátke a prudké uvoľnenie. To je typické pre nárazy meteoroidov, nie pre pomalé procesy ako slnečné ohrievanie.

Simulácie ukazujú, že meteoroidy s polomerom 13 až 21 centimetrov a hmotnosťou 28 až 120 kilogramov môžu pri nárazoch rýchlosťou až 110 km/s vyvolať explózie s teplotami medzi 2 500 až 5 000 Kelvinmi. V dôsledku toho sa môže odpariť až 150-násobok hmotnosti samotného meteoroidu. Práve tento proces uvoľňuje lítium, ktoré sa následne zachytáva slnečným vetrom.

„Detekcia lítia a jeho spojenie s nárazmi silne podporujú hypotézu, že meteoroidy nielen prinášajú nové látky, ale aj uvoľňujú tie, ktoré sú už na povrchu. Takto sa exosféra neustále obnovuje,“ vysvetlil Schmid pre portál Phys.org.

Ilustrácia mechanizmu generovania cyklotrónových vĺn s iónovým zachytávaním v kozmickom prostredí Merkúra. - NASA/Johns Hopkins APL/Carnegie Institution of Washington

Kuriéri vesmíru

Dlhodobo sa predpokladalo, že kvôli blízkosti Slnka prišiel Merkúr o väčšinu prchavých látok, ako je napríklad lítium. No misia MESSENGER už predtým ukázala, že planéta si tieto látky stále udržiava. Najnovšie zistenia posilňujú novú predstavu, že práve meteoroidy fungujú ako akási doručovacia služba. Neustále totiž obohacujú povrch a uvoľňujú látky do priestoru.

Zaujímavosťou je, že táto metóda magnetickej detekcie by sa mohla využiť aj inde, napríklad na Mesiaci, Marse alebo dokonca na asteroidoch, kde je priame zisťovanie zriedkavých prvkov veľmi náročné. „Má to dôležité dôsledky pre pochopenie chemických procesov a dlhodobého vplyvu vesmírneho počasia v rámci vnútornej slnečnej sústavy,“ dodáva Schmid. Vedci dúfajú, že budúce misie s citlivejšími prístrojmi pomôžu tieto objavy potvrdiť a rozšíriť.

Čítajte viac z kategórie: Novinky