炭素が過剰に存在するため表面が鈍い灰色で知られる水星だが、その深淵には素晴らしい驚きが隠されているかもしれない。最近の研究によると、水星の岩石内部には厚さ最大17キロメートルのダイヤモンド層が存在することが示唆されている。
ネイチャー・コミュニケーションズ誌に掲載された研究によると、このダイヤモンドの層は水星の興味深い特徴のいくつかを説明するのに役立つ可能性があるという。研究の共著者であるヤンハオ・リン氏は、水星の炭素含有量が高いことから、内部に何か特別なものがある可能性が常に示唆されているとコメントした。
2011年から2015年にかけて水星を周回したNASAのメッセンジャー探査機が収集したデータから、水星の表面がグラファイトで覆われていることが明らかになった。科学者たちは、このグラファイトは水星のマントル深部のマグマの海から発生し、その後固まったと考えている。しかし、この炭素源の本当の深さは未だ謎に包まれている。圧力と温度条件によっては、ダイヤモンドなどの他の炭素材料も形成された可能性がある。
2019年、水星の鉄核に硫黄が含まれている可能性が発見され、シナリオはさらに複雑になり、硫黄がマグマを希釈し、結晶化に影響を与えた可能性があることが示唆された。
内 核の結晶化中に、ダイヤモンドは溶解してコアとマントルの境界に浮かびました。このような後期ダイヤモンド層は、コアの結晶化の間ずっと成長し続けたと考えられます。画像クレジット: Nature Communications
これらの可能性を調査するため、研究者らは、アンビルプレスを使用して水星の内部状態をシミュレートし、地球深部よりもはるかに高い最大 7 ギガパスカルの圧力をかけた。その結果、核とマントルの境界では圧力が約 5.575 ギガパスカルであることがわかった。硫黄が存在するため、マントル内の物質は 2,200 ケルビン程度の低温で溶け、ダイヤモンドの形成に理想的な条件が整う。
マグマの海で形成されたこれらのダイヤモンドは、核とマントルの境界に沈んで蓄積し、地表から約 480 キロメートル下に宝石の層を形成したと考えられます。この発見は、水星の磁場を説明するのにも役立つ可能性があります。ダイヤモンドは熱伝導率が高く、惑星の核の液体をかき混ぜることで大きな温度変化を引き起こす可能性があるためです。
さらに、この研究は、同様の組成と大きさを持つ他の地球型惑星でも、極度の熱と圧力の条件下でダイヤモンド層が形成された可能性があることを示唆している。
これらの発見は、2016年に任務を終えて水星に衝突したメッセンジャーが提供したデータのおかげで可能になった。通常、水星の炭素はグラファイトの形をとるが、最近のコンピューターモデリングと材料実験では、ダイヤモンドの厚い層が形成されていることが示唆されている。
「水星のダイヤモンドを含む核マントル境界」と題されたこの研究の著者らは、高圧高温実験、最新の熱力学モデル、地球物理学モデルを用いて、水星内部の炭素の存在を再評価した。著者らは、溶融核が冷却されるにつれてダイヤモンドが結晶化し、時間の経過とともに厚くなる層を形成したと結論付けた。
