Mercurio è un piccolo pianeta pieno di misteri.
In particolare, sulla superficie, presenta delle macchie insolitamente scure che la missione MESSENGER della NASA aveva identificato come grafite, una forma di carbonio. Questa caratteristica ha suscitato la curiosità di Yanhao Lin, scienziato del Centro per la Ricerca Avanzata sulla Scienza e la Tecnologia ad Alta Pressione di Pechino. Il contenuto estremamente elevato di carbonio di Mercurio "mi ha fatto capire che probabilmente è successo qualcosa di speciale al suo interno", ha detto in un comunicato.

Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications.

 

Strano ma normale

Nonostante tutte le stranezze, gli scienziati sospettano che Mercurio si sia formato come gli altri pianeti rocciosi del Sistema Solare: dal raffreddamento di un oceano di magma caldo, probabilmente ricco di carbonio e silicati. I metalli si sono condensati all'interno formando un grande nucleo, mentre il magma rimanente si cristallizzava nel mantello intermedio e nella crosta esterna del pianeta.

Per anni, i ricercatori hanno ipotizzato che la temperatura e la pressione del mantello fossero sufficientemente elevate da consentire al carbonio di formare grafite che, essendo più leggera del mantello, avrebbe potuto galleggiare in superficie. Ma uno studio del 2019 ha suggerito che il mantello di Mercurio potrebbe essere 50 chilometri più profondo di quanto si pensasse in precedenza. e, a tali profondità, aumenterebbe considerevolmente la pressione e la temperatura al confine con il nucleo, creando condizioni in cui il carbonio potrebbe cristallizzarsi in diamante.

Per indagare su questa possibilità, un team di ricercatori belgi e cinesi, tra cui Lin, ha preparato un composto chimico con ferro, silice e carbonio. Una miscela simile nella composizione a certi tipi di meteoriti che dovrebbe ricordare l'oceano di magma del Mercurio neonato. I ricercatori hanno anche inondato questa zuppa con quantità variabili di solfuro di ferro, immaginando che l'oceano di magma fosse carico di zolfo così com'è la superficie odierna di Mercurio.

 

Mercurio in laboratorio

Il team ha sottoposto la miscela a pressioni schiaccianti di 7 gigaPascal, circa 70.000 volte la pressione dell’atmosfera terrestre a livello del mare e, a temperature fino a 1.970 gradi Celsius, riproducendo condizioni simili a quelle che dovremmo trovare all'interno di Mercurio.

Inoltre, i ricercatori hanno utilizzato modelli computerizzati per ottenere misurazioni più precise della pressione e della temperatura al confine tra nucleo e mantello del pianeta e per simulare le condizioni fisiche in cui la grafite o il diamante sarebbero stabili. 

Gli esperimenti hanno dimostrato che, probabilmente, nel mantello si sono formati materiali come l’olivina, un dato coerente con studi precedenti. Tuttavia, il team ha anche scoperto che, aggiungendo zolfo, la zuppa chimica solidificava solo a temperature più elevate. Tali condizioni sono più favorevoli alla formazione dei diamanti.  In effetti, le simulazioni al computer hanno dimostrato che, in queste condizioni, i diamanti potrebbero essersi cristallizzati quando il nucleo interno di Mercurio si è solidificato. Questo strano, meno denso del nucleo, galleggiava al confine tra nucleo e mantello.

Se i dati raccolti dai ricercatori venissero confermati, a circa 485 chilometri sotto la superficie del pianeta, potremmo trovare uno strato di diamanti spesso circa 15 chilometri.

 

Implicazioni per il campo magnetico

Secondo il team, i diamanti potrebbero essere responsabili del campo magnetico di Mercurio. le gemme, infatti, potrebbero aiutare a trasferire il calore tra il nucleo e il mantello, il che creerebbe differenze di temperatura e farebbe ruotare il ferro liquido nel cuore del pianeta, formando così un campo magnetico.

Questi risultati aiutano a comprendere meglio come potrebbero evolvere gli esopianeti ricchi di carbonio.
"I processi che hanno portato alla formazione di uno strato di diamante su Mercurio potrebbero essersi verificati anche su altri pianeti, lasciando potenzialmente tracce simili", ha detto Lin.

Ulteriori indizi potrebbero arrivare da BepiColombo, una missione congiunta dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e della Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Lanciata nel 2018, la navicella spaziale dovrebbe iniziare ad orbitare attorno a Mercurio nel 2025.