地球に非常に近い太陽系内に、ダイヤモンドで満たされた惑星が発見されました。

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水星には厚さ15kmのダイヤモンドの層があるかもしれない

Hành tinh nào chứa đầy kim cương lộ diện ngay trong Hệ Mặt Trời, rất gần Trái Đất?- Ảnh 2. — 水星は太陽系で最も小さい惑星であり、太陽に最も近い惑星でもある（写真：Shutterstock）。

水星は謎に満ちた惑星です。例えば、水星の磁場は地球の磁場よりもはるかに弱いが、水星は非常に小さく、地質学的に活動していないように見えるため、研究者は水星の磁場が存在するとは予想していなかった。水星には異常に暗い表面の斑点もあり、メッセンジャー探査機はこれを炭素の一種であるグラファイトであると特定した。この特徴は、北京の高圧科学技術研究センターの科学者であり、この研究の共著者でもあるヤンハオ・リン氏の好奇心を刺激した。水星の炭素含有量が極めて高いことから、水星内部に何か特別なものがあるのではないかと推測したとライブサイエンスが7月18日に報じた。

科学者たちは、水星が他の岩石惑星と同様に、熱いマグマの海が冷えて形成されたのではないかと疑っている。水星の場合、この海は炭素とケイ酸塩に富んでいると考えられます。まず、金属が海の中で凝集して中心に核を形成し、残りのマグマは惑星の中部マントルと外地殻に結晶化しました。

研究者たちは長年、マントルの温度と圧力は、炭素がマントルよりも軽いグラファイトを形成して惑星の表面に浮かぶのにちょうど十分な高さであると考えていた。しかし、2019年の研究では、水星のマントルはこれまで考えられていたよりも50キロメートル深い可能性があることが判明した。これにより、核とマントルの境界で温度と圧力が劇的に上昇し、炭素が凝集してダイヤモンドになる条件が生まれます。

この可能性を調査するため、リン氏を含むベルギーと中国の研究者チームが鉄、シリカ、炭素の化学混合物をテストした。この混合物はいくつかの隕石の組成に似ており、初期の水星のマグマの海を模倣しています。研究チームはまた、混合物にさまざまな量の硫化鉄を注入した。現在の水星の表面も硫黄に富んでいることから、マグマの海には多量の硫黄が含まれていたのではないかと推測されている。

Hành tinh nào chứa đầy kim cương lộ diện ngay trong Hệ Mặt Trời, rất gần Trái Đất?- Ảnh 3. — 誕生初期の水星の内部（左）と現在の水星。マントルの最下部にはダイヤモンドの層が存在する - 写真：ヤンハオ・リン/バーナード・チャーリー

リン氏と彼の同僚は多層プレス機を使用して、化学混合物を7ギガパスカルの圧力、つまり海面における地球の大気圧の約7万倍、および最高1,970℃の温度にさらした。このような極限条件は、水星の深部の状態をシミュレートするものである。さらに、研究者らはコンピューターモデルを使用して、水星のマントルと核の境界の温度と圧力をより正確に測定し、グラファイトやダイヤモンドが安定する物理的条件をシミュレートした。このコンピューターモデルは、惑星の基本的な内部構造をより深く理解するのに役立つでしょう。

実験によれば、カンラン石のような鉱物はマントルで形成される可能性が高いことが分かっています。しかし、研究チームは、化学混合物に硫黄を加えると、高温でのみ硬化することを発見した。このような条件はダイヤモンドの形成にもより適しています。実際、研究者らのコンピューターシミュレーションでは、新たな条件下では水星の内核が固まるにつれてダイヤモンドが結晶化する可能性があることも示されている。計算によれば、ダイヤモンドは平均約15kmの厚さの層を形成している。

しかし、上記のダイヤモンドを採掘することは不可能です。地球の極端な気温に加え、ダイヤモンドは地表から約300マイルも深いため採掘できない。しかし、それらは水星の磁場にとって重要なのです。リン氏は、ダイヤモンドは核とマントルの間で熱を伝達し、温度差を生み出して液体鉄を回転させ、それが磁場を形成するのを助ける可能性があると説明した。