Por Sabine Stanley, Ph.D., Universidad John Hopkins

Mercurio es el segundo planeta más denso de nuestro sistema solar, solo superado por la Tierra . Mercurio, sorprendentemente, también tiene un campo magnético global, que existe debido a un fenómeno aún más extraño llamado anticongelante.

Mercurio es lo suficientemente pequeño como para ser una luna. La luna de Júpiter, Ganímedes, y la luna de Saturno, Titán, son más grandes que Mercurio. En comparación con la Tierra, todo Mercurio es incluso más pequeño que el núcleo de hierro que forma el centro de la Tierra. Aunque Mercurio es pequeño, es inusualmente denso.

Si calculamos la densidad promedio de Mercurio tomando su masa y dividiéndola por su volumen, obtenemos una densidad de aproximadamente 5430 kilogramos por metro cúbico. Cualquier densidad en ese estadio sugiere un planeta que está compuesto principalmente por rocas y hierro.

Al hacer el mismo cálculo para la Tierra, se obtiene una densidad media de unos 5500 kilogramos por metro cúbico. El hierro es más denso que las rocas, por lo que podría tener la tentación de concluir que la Tierra tiene una fracción de hierro un poco mayor en comparación con Mercurio.

Pero espera, aquí es donde entra la parte complicada. Verás, porque la Tierra es 18 veces más masiva, las presiones en el interior son más altas y estas presiones más altas hacen que las regiones internas de la Tierra se compriman , ocupando efectivamente menos volumen que los mismos materiales en un planeta más pequeño.

En resumen, la densidad no solo está determinada por el material de que está hecho, sino también por la presión que experimenta.

Entonces, aunque la Tierra tiene una densidad ligeramente más alta que la de Mercurio, si tomáramos todo el material de la Tierra y lo descomprimiéramos, la densidad sin comprimir de la Tierra sería de 4200 kilogramos por metro cúbico. Para Mercury, descomprimir una presión interior mucho menor no tiene un efecto tan grande. La densidad sin comprimir de Mercurio sería solo un poco más baja, alrededor de 5400 kilogramos por metro cúbico.

El hecho de que Mercurio tenga una densidad sin comprimir mucho más grande que la Tierra nos dice que Mercurio tiene una fracción mucho mayor de hierro en su interior. De hecho, Mercurio tiene la mayor fracción de hierro de cualquier planeta de nuestro sistema solar. El radio del núcleo de hierro de Mercurio es de unos 1800 kilómetros, que es casi el 75% del radio del planeta. Por volumen, eso significa que Mercurio tiene más del 50% de núcleo de hierro, mientras que la Tierra tiene solo un 17% de núcleo.

Entonces, ¿cómo terminó Mercury con un núcleo tan grande? O en otras palabras, ¿qué estaba sucediendo al principio de la historia del sistema solar para dar como resultado un planeta con un núcleo de hierro tan grande? La teoría principal es que Mercurio solía ser mucho más grande, con un manto rocoso más grueso que rodeaba su núcleo de hierro. Si es así, algo debe haber sucedido hace miles de millones de años, al principio de la historia de Mercurio, para eliminar la capa exterior del manto y dejar el planeta rico en hierro que vemos hoy.

Esto podría lograrse mediante un impacto gigante que diera un golpe indirecto al planeta. Un impactador simplemente deslizándose, junto con algunas capas externas de Mercurio, podría haber escapado del sistema o estrellarse contra el Sol. Esto significaría que Mercurio es realmente el remanente de núcleo de hierro de un planeta mucho más grande.

Explicaciones como esta a veces resultan incómodas para los científicos porque parece para sugerir circunstancias realmente especiales y raras para la formación de Mercurio. Si Mercurio hubiera estado un poco a la izquierda, no habría sido golpeado por ese objeto y no veríamos el planeta que tenemos hoy. Eso hace que parezca un evento poco probable. Sin embargo, aunque es cierto que los grandes impactos son poco probables, sabemos que ocurrieron en el sistema solar temprano ya que tenemos evidencia de ellos en los grandes cráteres de impacto en todo el sistema solar.

Incluso el hecho de que la Tierra tiene una luna grande se cree que ha involucrado un impacto gigante. Tales colisiones al principio de la historia de nuestro sistema solar no fueron tan raras o especiales como parecen desde la perspectiva del sistema solar actual.

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¿Tiene Mercurio un campo magnético?

El gran núcleo metálico de Mercurio también alberga otro descubrimiento sorprendente. A mediados de la década de 1970, la primera nave espacial que visitó Mercurio, Mariner 10, descubrió que Mercurio tiene un campo magnético a escala global. Antes de la misión Mariner 10, los científicos no creían que Mercurio tuviera los ingredientes adecuados para que la acción de la dínamo produjera un campo magnético.

Entonces, ¿qué ingredientes necesita una dínamo?Piense en cómo pedalear en una bicicleta puede alimentar una luz de bicicleta. La acción del dínamo ocurre cuando los materiales que son buenos conductores eléctricos pueden moverse vigorosamente de tal manera que crean energía electromagnética a partir de la energía cinética de los movimientos. Este es el mismo proceso que funciona en un generador. Básicamente, se pueden generar corrientes eléctricas en conductores eléctricos en movimiento. Y estas corrientes pueden generar campos magnéticos.

En un planeta terrestre como Mercurio, el núcleo de hierro metálico es un buen candidato para una región conductora de electricidad. Pero para tener los movimientos vigorosos necesarios para generar campos magnéticos a través de la acción de la dínamo, el núcleo de hierro debe ser líquido.

Al principio, los científicos no creían que fuera posible que el núcleo de Mercurio fuera líquido. Esto se debe a que Mercurio es un planeta pequeño y los planetas pequeños se enfrían más rápido que los planetas grandes debido a su mayor relación de superficie a volumen. Los modelos térmicos para Mercurio mostraron que las temperaturas en el interior estarían por debajo de la temperatura de congelación del hierro, que es de aproximadamente 2800 Fahrenheit. Entonces, el núcleo de Mercury sería sólido.

Pero luego, por supuesto, viene la misión Mariner 10 y la misión más reciente MESSENGER en 2011, las cuales demostraron que Mercurio tiene un campo magnético global, que solo es posible si el núcleo es al menos parcialmente líquido.

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¿Cómo podría el núcleo de Mercurio seguir siendo líquido?

¿Cómo reconciliamos el pequeño tamaño de Mercurio con el hecho que sabemos que al menos parte del núcleo de Mercurio es líquido? La respuesta está en darse cuenta de que el núcleo de hierro de Mercurio debe tener un anticongelante.

La temperatura de congelación del hierro se puede reducir en gran medida agregando azufre a la mezcla. Sabemos que los núcleos de los planetas no están hechos de hierro puro según nuestros estudios de meteoritos. La sismología también nos ha dicho que el núcleo de la Tierra no es de hierro puro. Contiene aproximadamente un 10% de elementos más ligeros, como azufre, silicio, oxígeno y otros. Los científicos han determinado que solo un pequeño porcentaje de azufre en el núcleo de Mercurio podría actuar como un anticongelante lo suficientemente bueno como para mantener líquida una porción del núcleo de Mercurio.

Otro ingrediente clave para una dínamo es que el conductor líquido debe tener movimientos vigorosos. Esto puede ocurrir dentro de un planeta si se enfría lo suficientemente rápido como para transportar calor por convección. Debido a que Mercurio es un planeta pequeño con un enfriamiento rápido, los movimientos turbulentos del transporte de calor pueden generar las corrientes eléctricas que producen campos magnéticos.

Y este campo magnético protege parcialmente a Mercurio de la radiación solar y de las partículas de alta energía emitidas por otras estrellas y galaxias. Eso es mejor de lo que Mars puede ofrecer.

Entonces, la próxima vez que intente detectar Mercurio en el cielo, o se pregunte qué tan valioso es explorar Mercurio, tenga esto en cuenta: Mercurio es, en promedio, el planeta más cercano a la Tierra.

Dado que la órbita de Mercurio está tan cerca del Sol, nunca está muy lejos de nosotros. Como resultado, Mercurio tiene un promedio de 8.5% más cerca de la Tierra que Venus. Entonces sí, esto hace que Mercurio, en promedio, sea nuestro vecino más cercano.

Lo sorprendente es lo extremo que es. La órbita de Mercurio alrededor del Sol es menos circular, más elíptica, que la de cualquier otro planeta. Su superficie tiene las temperaturas más altas y más frías, y gracias al frío, incluso hay mucha agua helada, ¡justo al lado del sol!

Es lo suficientemente pequeño como para ser una Luna, pero tiene un núcleo de planeta grande e incluso un campo magnético de planeta grande. Es asombroso cuánto tiene que decirnos este pequeño planeta.

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Preguntas frecuentes sobre Mercurio, el segundo planeta más denso