Een recent onderzoek stelt de gebruikelijke verklaringen voor het ontstaan van Mercurius, de binnenste planeet van ons zonnestelsel, ter discussie. Het gaat uit van een scenario waarbij twee protoplaneten van ongeveer gelijke massa’s betrokken zijn (Nature Astronomy, 27 juni 2025).
De ontstaansgeschiedenis van Mercurius blijft een mysterie. De planeet die het dichtst bij de zon staat, heeft een onevenredig grote metalen kern die ongeveer zeventig procent van zijn massa uitmaakt en een relatief kleine rotsachtige mantel. Tot nu toe was de meest gangbare verklaring dat Mercurius een groot deel van zijn korst en mantel is kwijtgeraakt na een catastrofale botsing met een groot hemellichaam. Computersimulaties laten echter zien dat botsingen tussen hemellichamen met zeer verschillende massa’s uiterst zeldzaam zijn.
De nieuwe studie, met astronoom Patrick Franco van de Nationale Sterrenwacht in Brazilië en postdoc aan het Institut de Physique du Globe de Paris in Frankrijk als hoofdauteur, stelt een alternatieve verklaring voor: een bijna-botsing tussen twee hemellichamen van ongeveer dezelfde massa.
‘Door middel van simulaties laten we zien dat voor de vorming van Mercurius geen exotische botsingen nodig zijn. Een schampende botsing tussen twee protoplaneten van vergelijkbare massa kan de samenstelling ervan verklaren. Dit is vanuit statistisch en dynamisch oogpunt een veel aannemelijker scenario’, aldus Franco. ‘Ons onderzoek is gebaseerd op de conclusie van eerdere simulaties dat botsingen tussen zeer ongelijke hemellichamen uiterst zeldzaam zijn. Botsingen tussen objecten van vergelijkbare massa komen vaker voor.’
De hypothetische botsing zou zich in een relatief laat stadium van de vorming van ons zonnestelsel hebben voorgedaan, toen rotsachtige objecten van vergelijkbare grootte elkaar beconcurreerden om de schaarse ruimte in de omgeving van de zon. ‘Het waren objecten in ontwikkeling die elkaars banen verstoorden en zelfs met elkaar in botsing kwamen, totdat alleen de stabiele baanconfiguraties overbleven die we nu kennen ’, aldus Franco.
Het voorstel kan verklaren waarom Mercurius ondanks zijn grote metalen kern een geringe totale massa heeft en waarom hij slechts een dunne mantel van rotsachtig materiaal heeft behouden. Bovendien omzeilt het nieuwe model een beperking van eerdere scenario’s, volgens welke het materiaal dat tijdens de botsing is weggerukt, weer door de planeet zelf werd opgenomen. Als dit het geval zou zijn geweest, zou Mercurius niet de huidige ongelijke verdeling van kern en mantel vertonen. Volgens het nieuwe model kan een deel van het weggerukte materiaal worden uitgestoten en nooit meer terugkeren, waardoor de ongelijkheid tussen kern en mantel in stand blijft.
De voor de hand liggende vraag is dan natuurlijk waar het uitgestoten materiaal naartoe is gegaan. ‘Eén mogelijkheid is dat dit materiaal is opgenomen door een andere planeet-in-wording, wellicht Venus. Het is een hypothese die nog nader onderzocht moet worden’, aldus Franco. (EE)
Collision between two bodies of similar mass may explain the formation of Mercury