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

Mercúrio é o segundo planeta mais denso de nosso sistema solar, perdendo apenas para a Terra . Mercúrio, surpreendentemente, também tem um campo magnético global, que existe devido a um fenômeno ainda mais estranho chamado anticongelante.

Mercúrio é pequeno o suficiente para ser uma lua. A lua de Júpiter, Ganimedes, e a lua de Saturno, Titã, são maiores que Mercúrio. Comparado com a Terra, todo o Mercúrio é ainda menor do que apenas o núcleo de ferro que constitui o centro da Terra. Embora Mercúrio seja pequeno, é incomumente denso.

Se calcularmos a densidade média de Mercúrio tomando sua massa e dividindo por seu volume, chegamos a uma densidade de cerca de 5.430 quilogramas por metro cúbico. Qualquer densidade nessa estimativa sugere um planeta que é composto principalmente de rochas e ferro.

Fazer o mesmo cálculo para a Terra dá uma densidade média de cerca de 5.500 quilogramas por metro cúbico. O ferro é mais denso do que as rochas, então você pode ficar tentado a concluir que a Terra tem uma fração ligeiramente maior de ferro em comparação com Mercúrio.

Mas espere, é aqui que entra a parte complicada. Veja, porque a Terra é 18 vezes mais massiva, as pressões no interior são maiores, e essas pressões mais altas fazem com que as regiões internas da Terra se comprimam , efetivamente ocupando menos volume do que os mesmos materiais ocupariam em um planeta menor.

Em suma, a densidade não é determinada apenas pelo material de que um material é feito, mas também pela pressão que ele sofre.

Portanto, embora a Terra tenha uma densidade um pouco maior do que Mercúrio, se pegássemos todo o material da Terra e descompactássemos, a densidade não compactada da Terra seria de 4200 quilogramas por metro cúbico. Para Mercúrio, descomprimir uma pressão interna muito menor não tem um efeito tão grande. A densidade não compactada de Mercúrio seria apenas ligeiramente menor, cerca de 5400 quilogramas por metro cúbico.

O fato de Mercúrio ter uma densidade não compactada muito maior do que a da Terra nos diz que Mercúrio tem uma fração muito maior de ferro em seu interior. Na verdade, Mercúrio tem a maior fração de ferro de qualquer planeta em nosso sistema solar. O raio do núcleo de ferro de Mercúrio é de cerca de 1.800 quilômetros, que é quase 75% do raio do planeta. Em volume, isso significa que Mercúrio tem mais de 50% do núcleo de ferro, enquanto a Terra tem apenas 17% do núcleo.

Então, como Mercury acabou com um núcleo tão grande? Ou em outras palavras, o que estava acontecendo no início da história do sistema solar para resultar em um planeta com um núcleo de ferro tão grande? A principal teoria é que Mercúrio costumava ser muito maior, com um manto rochoso mais espesso em torno de seu núcleo de ferro. Nesse caso, algo deve ter acontecido bilhões de anos atrás, no início da história de Mercúrio, para remover a camada externa do manto e deixar o planeta rico em ferro que vemos hoje.

Isso poderia ser realizado por um impacto gigante que atingiu o planeta de relance. Um impactor que acabou de passar, junto com algumas camadas externas de Mercúrio, pode ter escapado do sistema ou colidido com o sol. Isso significaria que Mercúrio é realmente o resto do núcleo de ferro de um planeta muito maior.

Explicações como esta às vezes são desconfortáveis para os cientistas porque parecem para sugerir circunstâncias realmente especiais e raras para a formação de Mercúrio. Se Mercúrio estivesse um pouco à esquerda, não teria sido atingido por aquele objeto e não veríamos o planeta que temos hoje. Isso faz com que pareça um evento improvável. No entanto, embora seja verdade que grandes impactos são improváveis, sabemos que eles ocorreram no início do sistema solar, pois temos evidências para eles nas grandes crateras de impacto em todo o sistema solar.

Até mesmo o fato de que a Terra tem uma grande lua, entende-se que envolveu um impacto gigante. Essas colisões no início da história do nosso sistema solar não eram tão raras ou especiais quanto parecem da perspectiva do sistema solar de hoje.

Esta é uma transcrição da série de vídeos A Field Guide to the Planets. Assista agora, no The Great Courses Plus.

Mercúrio tem um campo magnético?

O grande núcleo metálico de Mercúrio também é o lar de outra descoberta surpreendente. Em meados da década de 1970, a primeira espaçonave a visitar Mercúrio, a Mariner 10, descobriu que Mercúrio tem um campo magnético em escala global. Antes da missão Mariner 10, os cientistas não achavam que Mercúrio tinha os ingredientes certos para a ação do dínamo produzir um campo magnético.

Então, de quais ingredientes um dínamo precisa?Pense em como pedalar uma bicicleta pode alimentar um farol de bicicleta. A ação do dínamo ocorre quando materiais que são bons condutores elétricos podem mover-se vigorosamente de modo a criar energia eletromagnética a partir da energia cinética dos movimentos. Este é o mesmo processo em funcionamento em um gerador. Basicamente, correntes elétricas podem ser geradas em condutores elétricos em movimento. E essas correntes podem gerar campos magnéticos.

Em um planeta terrestre como Mercúrio, o núcleo de ferro metálico é um bom candidato para uma região eletricamente condutora. Mas, para ter os movimentos vigorosos necessários para gerar campos magnéticos por meio da ação do dínamo, o núcleo de ferro precisa ser líquido.

No início, os cientistas não pensavam que seria possível que o núcleo de Mercúrio fosse líquido. Isso ocorre porque Mercúrio é um planeta pequeno, e planetas pequenos esfriam mais rápido do que planetas grandes por causa de sua área de superfície maior para razão de volume. Modelos térmicos para Mercúrio mostraram que as temperaturas no interior estariam abaixo da temperatura de congelamento do ferro, que é de cerca de 2.800 Fahrenheit. Então o núcleo de Mercúrio seria sólido.

Mas então, é claro, vem a missão Mariner 10 e a mais recente missão MESSENGER em 2011, ambas as quais demonstraram que Mercúrio tem um campo magnético global, que só é possível se o núcleo for pelo menos parcialmente líquido.

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Como o núcleo de Mercúrio ainda pode ser líquido?

Como reconciliamos o tamanho pequeno de Mercúrio com o fato que sabemos que pelo menos parte do núcleo de Mercúrio é líquido? A resposta está em perceber que o núcleo de ferro de Mercúrio deve ter um anticongelante.

A temperatura de congelamento do ferro pode ser bastante reduzida adicionando enxofre à mistura. Sabemos que os núcleos dos planetas não são feitos de ferro puro de nossos estudos de meteoritos. A sismologia também nos disse que o núcleo da Terra não é puro ferro. Ele contém cerca de 10% de elementos mais leves, como enxofre, silício, oxigênio e outros. Os cientistas determinaram que apenas algumas porcentagens de enxofre no núcleo de Mercúrio podem agir como um anticongelante bom o suficiente para manter uma parte do líquido do núcleo de Mercúrio

Outro ingrediente chave para um dínamo é que o condutor de líquido precisa ter movimentos vigorosos. Isso pode ocorrer dentro de um planeta se ele estiver esfriando rápido o suficiente para transportar calor por convecção. Como Mercúrio é um pequeno planeta com resfriamento rápido, os movimentos turbulentos de agitação do transporte de calor podem gerar as correntes elétricas que produzem campos magnéticos.

E este campo magnético protege parcialmente Mercúrio da radiação solar e de partículas de alta energia emitidas por outras estrelas e galáxias. Isso é melhor do que Marte pode oferecer.

Então, da próxima vez que você tentar localizar Mercúrio no céu, ou se perguntar se vale a pena explorar Mercúrio, tenha isso em mente: Mercúrio é, em média, o planeta mais próximo da Terra.

Uma vez que a órbita de Mercúrio está tão perto do Sol, nunca está muito longe de nós. Como resultado, Mercúrio fica em média 8,5% mais próximo da Terra do que Vênus. Então, sim, isso faz de Mercúrio, em média, nosso vizinho mais próximo.

O que é surpreendente é o quão extremo isso é. A órbita de Mercúrio em torno do Sol é menos circular – mais elíptica – do que qualquer outro planeta. Sua superfície tem as temperaturas mais altas e mais frias e, graças ao frio, tem até muita água congelada, bem ao lado do Sol!

É pequena o suficiente para ser uma Lua, mas tem um núcleo de planeta grande e até mesmo um campo magnético de planeta grande. É incrível o quanto este pequeno planeta tem a nos dizer.

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Perguntas comuns sobre Mercúrio, o segundo planeta mais denso