Af Sabine Stanley, Ph.D., John Hopkins University

Kviksølv er den næststørste planet i vores solsystem, kun næst Jorden . Kviksølv har overraskende også et globalt magnetfelt, der eksisterer på grund af et endnu fremmed fænomen kaldet frostvæske.

Kviksølv er lille nok til at være en måne. Jupiters måne Ganymedes og Saturnus måne Titan er begge større end Merkur. Sammenlignet med jorden er hele kviksølv endnu mindre end bare jernkernen, der udgør centrum af jorden. Selvom kviksølv er lille, er det usædvanligt tæt.

Hvis vi beregner Kviksølvs gennemsnitstæthed ved at tage dens masse og dividere med dens volumen, kommer vi med en densitet på ca. 5430 kg pr. kubikmeter. Enhver tæthed i den ballpark antyder en planet, der for det meste er sten og jern.

At udføre den samme beregning for Jorden giver en gennemsnitlig tæthed på ca. 5500 kg pr. kubikmeter. Jern er tættere end klipper, så du kan blive fristet til at konkludere, at Jorden har en lidt større brøkdel af jern sammenlignet med kviksølv.

Men vent, her er den vanskelige del kommer ind. Du kan se, fordi Jorden er 18 gange mere massiv, så det indre tryk er højere, og disse højere tryk får de indre regioner på jorden til at komprimere , der effektivt optager mindre volumen end de samme materialer ville have på en mindre planet.

Kort sagt, densitet bestemmes ikke kun af, hvad et materiale er lavet af, men også af hvilket tryk det oplever.

Så selvom Jorden har en lidt højere tæthed end kviksølv, ville vi, hvis vi skulle tage alt materialet på Jorden og komprimere det, være 4200 kg pr. kubikmeter. For Mercury har komprimering af et meget mindre indvendigt tryk ikke så stor effekt. Kviksølvs ukomprimerede tæthed ville kun være lidt lavere, ca. 5400 kg pr. Kubikmeter.

Det faktum, at kviksølv har en ukomprimeret tæthed, der er meget større end jorden, fortæller os, at kviksølv har en meget større fraktion af jern i dets indre. Faktisk har Merkur den største fraktion af jern af enhver planet i vores solsystem. Radius af Mercury’s jernkerne er ca. 1800 kilometer, hvilket er næsten 75% af planetens radius. I volumen betyder det, at kviksølv er over 50% jernkerne, mens jorden kun er 17% kerne.

Så hvordan endte Mercury med en så stor kerne? Eller med andre ord, hvad skete der tidligt i solsystemets historie for at resultere i en planet med en så stor jernkerne? Den førende teori er, at kviksølv faktisk plejede at være meget større med en tykkere stenet kappe, der omgav sin jernkerne. Hvis det er tilfældet, skal der være sket noget for milliarder af år siden, tidligt i Merkurius historie, for at fjerne det ydre kappelag og forlade den jernrige planet, vi ser i dag.

Dette kunne opnås ved en kæmpe indvirkning, der gav et blik på jorden. En slaglegeme, der bare glider forbi, sammen med nogle ydre lag af kviksølv, kunne have undsluppet systemet eller styrtede ned i solen. Dette ville betyde, at Merkur virkelig er jernkerneresten af en meget større planet.

Forklaringer som dette er undertiden ubehagelige for forskere, fordi det ser ud til at foreslå virkelig specielle, sjældne omstændigheder for Merkurius dannelse. Hvis Kviksølv havde været lidt til venstre, ville det ikke være ramt af det objekt, og vi ville ikke se den planet, vi har i dag. Det får det til at virke som en usandsynlig begivenhed. Men selvom det er sandt, at store påvirkninger er usandsynlige, ved vi, at de opstod i det tidlige solsystem, da vi har bevis for dem i de store slagkratere overalt i solsystemet.

Selv det faktum, at Jorden har en stor måne forstås at have involveret en kæmpe indvirkning. Sådanne kollisioner tidligt i vores solsystems historie var ikke så sjældne eller specielle, som de ser ud fra perspektivet af nutidens solsystem.

Dette er et udskrift fra videoserien En feltguide til planeterne. Se det nu på The Great Courses Plus.

Har Mercury et magnetfelt?

Mercury’s store, metalliske kerne er også hjemsted for en anden overraskende opdagelse. I midten af 1970’erne opdagede det første rumfartøj, der besøgte Mercury, Mariner 10, at Mercury havde et magnetisk felt i global skala. Før Mariner 10-missionen troede forskere ikke, at kviksølv havde de rigtige ingredienser til dynamohandling for at producere et magnetfelt.

Så hvilke ingredienser har en dynamo brug for?Tænk på, hvordan pedalering på en cykel kan drive et cykellampe. Dynamo-handling opstår, når materialer, der er gode elektriske ledere, kan bevæge sig rundt på en sådan måde for at skabe elektromagnetisk energi ud fra bevægelsernes kinetiske energi. Dette er den samme proces på arbejdspladsen i en generator. Dybest set kan elektriske strømme genereres i bevægelige elektriske ledere. Og disse strømme kan generere magnetfelter.

På en jordplanet som Merkur er den metalliske jernkerne en god kandidat til et elektrisk ledende område. Men for at have de kraftige bevægelser, der er nødvendige for at generere magnetfelter gennem dynamohandling, skal jernkernen være flydende.

Tidligt troede forskere ikke, at det ville være muligt for Mercury’s kerne at være flydende. Dette skyldes, at kviksølv er en lille planet, og små planeter køler hurtigere end store planeter på grund af deres større forhold mellem overfladeareal og volumen. Termiske modeller for kviksølv viste, at temperaturerne i det indre ville være under jernens frysetemperatur, hvilket er omkring 2800 Fahrenheit. Så Mercury’s kerne ville være solid.

Men så følger naturligvis Mariner 10-missionen og den nyere MESSENGER-mission i 2011, som begge viste, at Merkur har et globalt magnetfelt, hvilket kun er muligt, hvis kernen er mindst delvist flydende.

Lær mere om, hvordan solsystemfamilien er organiseret.

Hvordan kunne Merkurks kerne stadig være flydende?

Hvordan forener vi Merkurius lille størrelse med det faktum at vi i det mindste ved, at noget af Mercury’s kerne er flydende? Svaret ligger i at indse, at Mercury’s jernkerne skal have frostvæske.

Jernets frysetemperatur kan reduceres kraftigt ved at tilføje svovl til blandingen. Vi ved, at kernerne på planeterne ikke er lavet af rent jern fra vores studier af meteoritter. Seismologi har også fortalt os, at Jordens kerne ikke er rent jern. Den indeholder ca. 10% lettere grundstoffer som svovl, silicium, ilt og andre. Forskere har fastslået, at kun et par procent svovl i Mercury’s kerne kan fungere som et godt nok frostvæske til at holde en del af Mercury’s kernevæske.

En anden vigtig ingrediens i en dynamo er, at væskelederen skal have kraftige bevægelser. Dette kan forekomme inde i en planet, hvis den køler hurtigt nok til at transportere varme gennem konvektion. Fordi Kviksølv er en lille planet med hurtig afkøling, kan de turbulente spændingsbevægelser fra varmetransport generere de elektriske strømme, der producerer magnetfelter.

Og dette magnetfelt beskytter delvist kviksølv mod solstråling og fra højenergipartikler, der udsendes fra andre stjerner og galakser. Det er bedre end Mars kan tilbyde.

Så næste gang du prøver at få øje på Kviksølv på himlen eller undrer dig over, hvor værd det er at udforske Kviksølv, skal du huske dette: Kviksølv er i gennemsnit den nærmeste planet til Jorden.

Da Kviksølvs bane er så tæt på Solen, er den aldrig meget langt væk fra os. Som et resultat er Kviksølv i gennemsnit ca. 8,5% tættere på Jorden end Venus. Så ja, dette gør Merkur i gennemsnit til vores nærmeste nabo.

Hvad der er overraskende er, hvor ekstremt det er. Kviksølvs bane omkring Solen er mindre cirkulær – mere elliptisk – end nogen anden planet. Dens overflade har de højeste og koldeste temperaturer, og takket være kulden er der endda meget frossent vand lige ved siden af solen!

Det er lille nok til at være en måne, men alligevel har den en stor-planetkerne og endda et stor-planet-magnetfelt. Det er forbløffende, hvor meget denne lille planet har at fortælle os.

Lær mere om Venus, den tilslørede drivhusplanet.

Almindelige spørgsmål om kviksølv, den anden tæteste planet