Mercaºrio éum planeta incomum. O menor planeta do sistema solar, e o planeta mais pra³ximo do sol, estãoem uma ressonância de spin 3: 2, girando lentamente e experimentando um calor escaldante de até430 graus Celsius, e o lado noturno frio, até-170 graus Celsius . Devido ao seu núcleo rico em ferro, muito maior em comparação com a Terra, ele tem a segunda maior densidade média do sistema solar, apenas 1,5 por cento abaixo da Terra. Apesar de sua proximidade com o sol, asuperfÍcie de Mercaºrio foi, surpreendentemente, considerada rica em elementos vola¡teis como sãodio e enxofre.

Notavelmente, a separação do planeta em um núcleo rico em ferro e manto rochoso (a regia£o geola³gica entre o núcleo e a crosta) sugere que Mercaºrio tinha um oceano de magma no ini­cio de sua formação. Como qualquer la­quido, esse oceano teria evaporado, mas, no caso de Mercaºrio, as temperaturas provavelmente eram tão altas que o vapor não era composto de a¡gua, mas de rocha. Em um novo estudo publicado no The Planetary Science Journal, Noah Ja¤ggi e colegas modelaram como a evaporação dasuperfÍcie deste oceano de magma formaria uma atmosfera e determinaram se as perdas da atmosfera poderiam alterar a composição de Mercaºrio, abordando uma questãoem aberto de por que moderadamente vola¡til elementos como o sãodio, acumulou-se nasuperfÍcie de Mercaºrio. Seus resultados foram surpreendentes, Ja¤ggi, um estudante de graduação da Universidade de Berna, disse ao Phys.org.

Os primeiros oceanos de magma planetario não são incomuns, explicou Lindy Elkins-Tanton, diretora da Escola de Exploração Terrestre e Espacial da Universidade Estadual do Arizona. "Achamos que todos os planetas rochosos tem um ou mais - talvez vários - oceanos de magma a  medida que se formam. Os impactos do acranãscimo no final da formação do planeta são tão energanãticos; eles derretera£o os planetas atéalguma profundidade."

O ini­cio do sistema solar era um lugar a¡spero e ativo, cheio de rochas voadores, colisaµes massivas e bombardeios pesados. O calor que esses eventos geraram, além da decadaªncia radioativa e do calor produzido pela configuração gravitacional do núcleo rico em ferro de Mercaºrio, manteve asuperfÍcie e o interior do planeta derretidos. Modelos indicam que esses processos fizeram com que a temperatura dasuperfÍcie subisse para cerca de 2.400 K (3.860 graus Fahrenheit). A evaporação e a perda atmosfanãrica poderiam mudar a composição de Mercaºrio?

Ja¤ggi e sua equipe assumiram dois tamanhos iniciais para Mercaºrio, um maior do que hoje, como alguns cientistas supaµem, e quatro possa­veis composições de magma ocea¢nico. Espanãcies vola¡teis como dia³xido de carbono, mona³xido de carbono, hidrogaªnio (H2) e águase dissolvem no magma e podem escapar como um gás quando a pressão éliberada. Comparativamente não vola¡teis, elementos formadores de rocha, como sila­cio, sãodio ou ferro, podem existir como gases como mona³xido de sila­cio (SiO) apenas em temperaturas muito altas que se pensava ter existido no oceano de magma primitivo. A diferença entre as espanãcies gasosas vola¡teis e não vola¡teis éque, para uma dada temperatura, as espanãcies vola¡teis tem pressaµes de vapor de equila­brio muito maiores do que as não vola¡teis. Esta éa pressão que a atmosfera exerce nasuperfÍcie do magma atmosfera quando os dois coexistem.

A equipe de pesquisa executou um modelo interno-atmosfanãrico acoplado para determinar o efeito da evaporação do oceano para a atmosfera e, depois de contabilizar os processos químicos e fa­sicos atmosfanãricos, a perda de massa resultante da atmosfera para o espaço ou de volta para o planeta. Enquanto isso, o planeta estava esfriando. Magma la­quido comea§a a cristalizar a 1.700 K (2.600 graus Fahrenheit), o que torna 1.500 K usado por Ja¤ggi uma boa aproximação para a vida útil do derretimento dasuperfÍcie e define o ponto final para perda de massa proveniente do oceano de magma de Mercaºrio.

Tanto no caso vola¡til quanto no não vola¡til, o oceano de magma evapora para abastecer a atmosfera. As moléculas podem escapar da atmosfera de uma das quatro maneiras - aquecimento do plasma pelo vento solar departículas carregadas; fotoevaporação de espanãcies atmosfanãricas de fa³tons solares de energia extremamente alta, como raios-X e fa³tons ultravioleta do sol nas profundezas da atmosfera superior, criando um fluxo de gás (também chamado de escape hidrodina¢mico); Os jeans escapam, onde moléculas especialmente de alta altitude, alta velocidade e baixa massa disparam para fora do topo da atmosfera antes de encontrar outra colisão molecular; e fotoionização, onde fa³tons de alta energia produzem a­ons que escapam por vários meios.

O modelo da equipe descobriu que dos quatro mecanismos de escape potenciais, o escape de jeans era insignificante, com os outros levando a perdas de massa de 1 milha£o a 4 bilhaµes de quilogramas por segundo, dependendo do tempo de formação de Mercaºrio e suposições sobre eficiências de aquecimento, com o superior variação proveniente do escape hidrodina¢mico - "do insignificante ao predominante", disse Ja¤ggi, dependendo de quanto eficientemente as espanãcies atmosfanãricas são aquecidas e quanta radiação foi produzida e distribua­da pelo sol nascente.

Mas, o mais importante, a perda total de massa das duas atmosferas testadas de forma muito diferente - vola¡til e não vola¡til - foi considerada bastante semelhante. Dada a perda de massa, a escala de tempo resultante do modelo para a troca química eficiente da atmosfera interior foi de menos de 10.000 anos, implicando que os processos de escape atmosfanãrico representam apenas cerca de 0,3 por cento da massa inicial de Mercaºrio, ou menos de 2,3 quila´metros da crosta. (O raio atual de Mercaºrio é2.440 km.)

Portanto, a perda de massa cumulativa parece não ter modificado significativamente a composição do manto de Mercaºrio durante o esta¡gio do oceano de magma. Assim, os tempos de resfriamento, que dependem do efeito estufa induzido, determinam quanto material éperdido ao longo da vida do oceano de magma.

A insignifica¢ncia da perda total de massa atmosfanãrica de Mercaºrio, o escape hidrodina¢mico a  parte, foi surpreendente, disse Ja¤ggi. "Isso nos diz que deve haver mais nas medições de alto teor de sãodio nasuperfÍcie de Mercaºrio, já que eles não podem ser acumulados nem perdidos em qualquer quantidade significativa, dadas nossas taxas de perda modeladas e tempos de vida do oceano de magma ." Os resultados podem ser estendidos a  lua, um exoplaneta ou planeta semelhante a  Terra que comea§a em uma fase de magma quente "com um ora§amento vola¡til fornecido por seus blocos de construção."