저자 : Sabine Stanley, Ph.D., John Hopkins University

수은은 우리 태양계에서 지구 다음으로 두 번째로 밀도가 높은 두 번째 행성입니다. . 놀랍게도 수은에는 부동액이라는 이상한 현상으로 인해 존재하는 글로벌 자기장도 있습니다.

수은은 달처럼 작습니다. 목성의 위성 가니메데와 토성의 위성 타이탄은 모두 수성보다 큽니다. 지구와 비교할 때 모든 수성은 지구의 중심을 구성하는 철심보다 훨씬 작습니다. 수은은 작지만 비정상적으로 밀도가 높습니다.

수성의 평균 밀도를 질량과 부피로 나누어 계산하면 입방 미터당 약 5430kg의 밀도를 얻을 수 있습니다. 야구장의 밀도는 대부분 바위와 철로 이루어진 행성을 나타냅니다.

지구에 대해 동일한 계산을 수행하면 입방 미터당 약 5500 킬로그램의 평균 밀도가 제공됩니다. 철은 암석보다 밀도가 높기 때문에 지구가 수성에 비해 철분의 비율이 약간 더 크다고 결론 내릴 수 있습니다.

하지만 잠깐만 요, 여기가 까다로운 부분이 들어옵니다. 보시다시피, 지구는 18 배 더 무겁기 때문에 내부의 압력은 더 높고 이러한 더 높은 압력은 지구의 내부 영역을 압축하게합니다. , 효과적으로 더 작은 행성에서 동일한 물질보다 적은 양을 차지합니다.

요컨대, 밀도는 재료가 무엇으로 만들어 졌는지뿐만 아니라 어떤 압력을 받는지에 의해서도 결정됩니다.

따라서 지구는 수성보다 밀도가 약간 높지만 지구에있는 모든 물질을 압축 해제하면 지구의 비 압축 밀도는 입방 미터당 4200kg이됩니다. Mercury의 경우 훨씬 작은 내부 압력을 압축 해제해도 큰 효과가 없습니다. 수은의 비 압축 밀도는 입방 미터당 약 5400kg으로 약간 더 낮을 것입니다.

수성은 비 압축 밀도가 지구보다 훨씬 크다는 사실은 수성이 내부에 훨씬 더 많은 철분을 가지고 있음을 알려줍니다. 사실 수성은 우리 태양계 행성 중 철분의 가장 큰 부분을 차지하고 있습니다. 수성의 철심 반경은 약 1800km로 지구 반경의 거의 75 %에 해당합니다. 부피로 보면 수성은 철심이 50 % 이상인 반면 지구는 핵이 17 %에 불과합니다.

어떻게 Mercury가 그렇게 큰 코어를 갖게 되었을까요? 즉, 태양계 역사 초기에 그렇게 큰 철심을 가진 행성을 만들기 위해 무슨 일이 일어 났습니까? 주요 이론은 수성이 실제로 훨씬 더 컸으며 철심을 둘러싼 두꺼운 암석 맨틀이 있다는 것입니다. 그렇다면 수십억 년 전, 수성의 역사 초기에 외부 맨틀 층을 제거하고 오늘날 우리가 보는 철이 풍부한 행성을 떠나는 일이 일어 났을 것입니다.

이것은 지구를 한 눈에 볼 수있는 거대한 충격에 의해 달성 될 수 있습니다. 수성의 일부 외층과 함께 그냥 지나가는 충격기는 시스템에서 탈출하거나 태양에 충돌 할 수 있습니다. 이것은 수성이 실제로 훨씬 더 큰 행성의 철핵 잔재라는 것을 의미합니다.

이러한 설명은 때때로 과학자들에게 불편한 것 같습니다. 수성의 형성에 대한 정말 특별하고 드문 상황을 제안합니다. 수성이 약간 왼쪽에 있었다면 그 물체에 맞지 않았을 것이고 오늘날 우리가 가지고있는 행성을 볼 수 없었을 것입니다. 그것은 예상치 못한 사건처럼 보입니다. 그러나 큰 충돌이 일어날 가능성은 거의 없지만 태양계 전체의 큰 충돌 분화구에서 그 증거가 있기 때문에 초기 태양계에서 발생했음을 알고 있습니다.

지구조차도 큰 달이 큰 영향을 끼친 것으로 이해됩니다. 우리 태양계 역사 초기의 그러한 충돌은 오늘날 태양계의 관점에서 볼 때처럼 드물거나 특별하지 않았습니다.

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수은에는 자기장이 있습니까?

수은의 큰 금속 코어는 또 다른 놀라운 발견의 고향입니다. 1970 년대 중반 머큐리를 방문한 최초의 우주선 Mariner 10은 머큐리가 세계적 규모의 자기장을 가지고 있음을 발견했습니다. Mariner 10 임무 이전에 과학자들은 수성이 자기장을 생성하기위한 발전기 동작에 적합한 재료를 가지고 있다고 생각하지 않았습니다.

그래서 발전기에 필요한 재료는 무엇입니까?자전거 페달을 밟는 것이 어떻게 자전거 라이트에 동력을 공급할 수 있는지 생각해보십시오. Dynamo 동작은 좋은 전기 전도체 인 재료가 운동의 운동 에너지에서 전자기 에너지를 생성하는 방식으로 활발하게 움직일 수있을 때 발생합니다. 이것은 발전기에서 작동하는 것과 동일한 프로세스입니다. 기본적으로 전류는 움직이는 전기 전도체에서 생성 될 수 있습니다. 그리고 이러한 전류는 자기장을 생성 할 수 있습니다.

수성과 같은 지구 행성에서 금속 철심은 전기 전도 영역에 적합한 후보입니다. 그러나 발전기 작용을 통해 자기장을 생성하는 데 필요한 격렬한 움직임을 갖기 위해서는 철심이 액체 여야합니다.

초기에 과학자들은 수성의 핵이 액체가 될 수 있다고 생각하지 않았습니다. 수성은 작은 행성이고 작은 행성은 부피 대 표면적 비율이 더 크기 때문에 큰 행성보다 더 빨리 냉각되기 때문입니다. 수성에 대한 열 모델은 내부 온도가 약 2800 화씨 인 철의 동결 온도보다 낮다는 것을 보여주었습니다. 따라서 수성의 핵심은 견고 할 것입니다.

물론 2011 년 Mariner 10 임무와 최근 MESSENGER 임무도 함께 진행됩니다. 두 가지 모두 Mercury가 전지구 자기장을 가지고 있음을 보여주었습니다. 이는 코어가 최소한 부분적으로 액체.

태양계 제품군이 어떻게 구성되어 있는지 자세히 알아보십시오.

어떻게 수은의 핵이 여전히 액체가 될 수 있습니까?

수성의 작은 크기와 사실을 어떻게 조화시킬 수 있습니까? 적어도 수성의 핵의 일부가 액체라는 것을 알고 있습니까? 답은 머큐리의 철심에 부동액이 있어야한다는 사실을 깨닫는 데 있습니다.

철의 동결 온도는 혼합물에 황을 첨가하여 크게 낮출 수 있습니다. 우리는 운석 연구에서 행성의 핵이 순수한 철로 만들어지지 않았다는 것을 알고 있습니다. 지진학은 또한 지구의 핵심이 순수한 철이 아니라고 말했습니다. 유황, 실리콘, 산소 등과 같은 약 10 % 더 가벼운 원소를 포함합니다. 과학자들은 수성의 핵에있는 황의 몇 퍼센트 만이 수성의 핵심 액체의 일부를 유지하기에 충분한 부동액으로 작용할 수 있다고 결정했습니다.

발전기의 또 다른 핵심 요소는 액체 전도체가 격렬한 움직임을 가져야한다는 것입니다. 대류를 통해 열을 전달할 수있을만큼 빠르게 냉각되는 경우 행성 내부에서 발생할 수 있습니다. 수은은 급속 냉각이 가능한 작은 행성이기 때문에 열전달로 인한 격렬한 휘젓기 운동은 자기장을 생성하는 전류를 생성 할 수 있습니다.

그리고이 자기장은 태양 복사와 다른 별과 은하에서 방출되는 고 에너지 입자로부터 수은을 부분적으로 보호합니다. 화성이 제공 할 수있는 것보다 낫습니다.

다음에 하늘에서 수성을 발견하려고하거나 수성을 탐험하는 것이 얼마나 가치가 있는지 궁금 할 때 다음을 명심하십시오. 수성은 평균적으로 지구와 가장 가까운 행성입니다.

수성의 궤도는 태양에 너무 가깝기 때문에 결코 우리에게서 멀지 않습니다. 결과적으로 수성은 금성보다 지구에 평균 8.5 % 더 가깝습니다. 그렇습니다. 이것은 평균적으로 수성을 가장 가까운 이웃으로 만듭니다.

놀라운 것은 그것이 얼마나 극단하다는 것입니다. 태양 주위의 수성의 궤도는 다른 어떤 행성보다 덜 원형이며 더 타원입니다. 그 표면은 가장 높고 추운 온도를 가지고 있으며 추위 덕분에 태양 바로 옆에 많은 얼어 붙은 물이 있습니다!

달처럼 작지만 큰 행성의 핵과 심지어 큰 행성의 자기장이 있습니다. 이 작은 행성이 우리에게 얼마나 많은 것을 말해줘야하는지 놀랍습니다.

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두 번째로 밀도가 높은 행성 인 수성에 대한 일반적인 질문