(Proposed scenario for the formation of diamond at Mercury's core-mantle boundary. (a) Crystallization of the carbon-saturated silicate magma ocean and the potential, yet unlikely, early production of diamond at its base. Graphite was the major phase to form in the magma ocean and accumulated at the surface to form a primordial graphite crust. (b) During crystallization of the inner core, diamond exsolved and floated to the core-mantle boundary. Such a late diamond layer would have continued to grow throughout core crystallization. Credit: Dr. Yanhao Lin and Dr. Bernard Charlier.)
수성 내부에 다이아몬드 층이 있을 가능성이 제기됐습니다. 다소 엉뚱한 이야기처럼 들리지만, 사실 수성에 탄소가 풍부하다는 것은 이전부터 알려져 있습니다. 2004년부터 2015년까지 수성을 탐사한 나사의 메신저 탐사선은 수성의 표면이 예상보다 검은 편이며, 그 이유가 광범위하게 존재하는 표면의 흑연 때문이라는 사실을 확인했습니다.
베이징 고압 과학기술 고등 연구소의 용장 추(Yongjiang Xu, Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research, Beijing)와 동료들은 이 사실을 바탕으로 수성의 내부의 맨틀에서 탄소가 어떻게 존재하는지 연구했습니다.
연구팀은 맨틀 내부의 환경을 재현하기 위해 규산염 광물에 수성의 맨틀 구성 물질로 추정되는 물질 (황, 탄소 등) 을 넣고 마리아나 해구 압력의 7배에 달하는 7기가 파스칼 (GPa)의 높은 압력과 온도를 가했습니다. 다양한 조건을 두고 조사한 결과 연구팀은 맨틀의 탄소 성분이 마그마의 바다에서 가라앉아 핵과 맨틀의 경계부 (CMB)에 눈처럼 쌓인다는 결론을 얻었습니다.
핵과 맨틀 경계에 있는 탄소 층은 15-18km 정도로 이들은 오랜 시간 고압 고온 환경에서 다이아몬드 형태가 되어 결정화 된 것으로 보입니다. 당연히 수성에서 다이아몬트를 캘 순 없겠지만 뜨거운 맨틀 아래 다이아몬드 층이 있을 수 있다는 주장이 흥미롭습니다.
하지만 이 주장을 검증하기 위해서는 내부를 들여다볼 수 있는 지진파 데이터가 필요할 것입니다. 태양계 가장 안쪽에 있는 수성에는 아직 착륙선을 내려보내지 못하고 있습니다. 유럽 일본 합작인 베피콜롬보(Bepicolombo)에 소형 착륙선을 탑재하는 방안이 추진됐지만, 예산 문제로 결국 탑재하지 못하고 발사됐습니다. 앞으로 미래에 수성에도 탐서선을 내려보내 그 안쪽을 더 자세히 들여볼 수 있기를 기대합니다.
참고
https://phys.org/news/2024-07-diamond-layer-core-mantle-boundary.html
Yongjiang Xu et al, A diamond-bearing core-mantle boundary on Mercury, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-49305-x.
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