Pod koniec października misja BepiColombo Europejskiej Agencji Kosmicznej skierowała się na Merkurego, najmniej zbadaną planetę Układu Słonecznego. Nieprawidłowa budowa tego ciała niebieskiego zrodziła wiele hipotez na temat pochodzenia. Lodowce ukryte w kraterach dają nadzieję na odkrycie śladów życia. Jakie tajemnice naukowców Merkurego mają nadzieję ujawnić.
Zapomniana planeta
Kiedy w 1975 roku pierwszy statek kosmiczny Mariner 10 wysłany na Merkurego przesłał obrazy na Ziemię, naukowcy zobaczyli znajomą „księżycową” powierzchnię usianą kraterami. Z tego powodu zainteresowanie planetą na długi czas zanikło.
Astronomia lądowa również nie faworyzuje Merkurego. Ze względu na bliskość Słońca trudno jest zbadać szczegóły powierzchni. Teleskopu orbitalnego Hubble'a nie wolno na niego kierować - światło słoneczne może uszkodzić optykę.
Omijane przez Merkurego i bezpośrednia obserwacja. Wystrzelono do niego tylko dwie sondy, na Marsa - kilkadziesiąt. Ostatnia wyprawa zakończyła się w 2015 roku upadkiem statku kosmicznego Messenger na powierzchnię planety po dwóch latach pracy na jej orbicie.
Manewrami - na Merkurego
Film promocyjny:
Na Ziemi nie ma technologii, która umożliwiłaby bezpośrednie wysłanie aparatu na tę planetę - nieuchronnie wpadnie on do lejka grawitacyjnego utworzonego przez siłę grawitacji Słońca. Aby tego uniknąć, musisz skorygować trajektorię i spowolnić manewry grawitacyjne - zbliżanie się do planet. Z tego powodu podróż na Merkurego trwa kilka lat. Dla porównania: na Marsa - kilka miesięcy.
Misja Bepi Colombo przeprowadzi pierwszą pomoc grawitacyjną w pobliżu Ziemi w kwietniu 2020 roku. Następnie - dwa manewry w pobliżu Wenus i sześć na Merkurym. Siedem lat później, w grudniu 2025 r., Sonda zajmie obliczoną pozycję na orbicie planety, gdzie będzie działać przez około rok.
„Bepi Colombo” składa się z dwóch urządzeń opracowanych przez europejskich i japońskich naukowców. Niosą ze sobą różnorodny sprzęt do zdalnego badania planety. W Instytucie Badań Kosmicznych Rosyjskiej Akademii Nauk powstały trzy spektrometry - MGNS, PHEBUS i MSASI. Uzyskają dane o składzie powierzchni planety, jej otoczce gazowej i istnieniu jonosfery.
W środku kropla żelaza
Merkury był badany od wieków i jeszcze przed nadejściem współczesnej astronomii jego parametry obliczano dość dokładnie. Nie udało się jednak wyjaśnić anomalnego ruchu planety wokół Słońca z punktu widzenia mechaniki klasycznej. Dopiero na początku XX wieku dokonano tego za pomocą teorii względności, biorąc pod uwagę zniekształcenie czasoprzestrzeni w pobliżu gwiazdy.
Ruch Merkurego posłużył jako dowód hipotezy o rozszerzaniu się Układu Słonecznego ze względu na fakt, że gwiazda traci materię. Świadczy o tym analiza danych misji Messenger.
Fakt, że Merkury różni się od Księżyca, astronomowie podejrzewali nawet po przejściu obok niego „Marinera 10”. Badając odchylenie trajektorii działania aparatu w polu grawitacyjnym planety, naukowcy doszli do wniosku, że jego gęstość jest wysoka. Zawstydzające było również zauważalne pole magnetyczne. Mars i Wenus tego nie mają.
Fakty te wskazywały, że w Merkurym było dużo żelaza, prawdopodobnie płynnego. Wręcz przeciwnie, zdjęcia powierzchni mówiły o niektórych lekkich substancjach, takich jak krzemiany. Nie ma takich tlenków żelaza jak na Ziemi.
Powstało pytanie: dlaczego za cztery miliardy lat metalowy rdzeń małej planety, bardziej przypominający czyjeś satelitę, nie zestalił się?
Analiza danych Messengera wykazała, że na powierzchni rtęci występuje podwyższona zawartość siarki. Być może ten pierwiastek jest obecny w rdzeniu i zapobiega jego zestaleniu. Zakłada się, że ciecz jest tylko zewnętrzną warstwą rdzenia, około 90 kilometrów, ale wewnątrz jest stała. Jest oddzielony od skorupy merkuriańskiej przez czterysta kilometrów minerałów krzemianowych, które tworzą stały płaszcz krystaliczny.
Całe żelazne jądro zajmuje 83 procent promienia planety. Naukowcy zgadzają się, że jest to przyczyna rezonansu spinowo-orbitalnego 3: 2, który nie ma odpowiedników w Układzie Słonecznym - podczas dwóch obrotów wokół Słońca planeta obraca się wokół własnej osi trzy razy.
Przejście Merkurego przez dysk słoneczny 9 maja 2016 r.
Skąd pochodzi lód?
Merkury jest aktywnie bombardowany przez meteoryty. W przypadku braku atmosfery, wiatrów i deszczu relief pozostaje nienaruszony. Największy krater - Caloris - o średnicy 1300 kilometrów powstał około trzech i pół miliarda lat temu i nadal jest dobrze widoczny.
Cios, który uformował Caloris, był tak potężny, że zostawił ślady po przeciwnej stronie planety. Stopiona magma zalała rozległe obszary.
Pomimo kraterów krajobraz planety jest dość płaski. Tworzą go głównie wybuchające law, co świadczy o burzliwej młodości geologicznej Merkurego. Lawa tworzy cienką krzemianową skorupę, która pęka w wyniku wysychania planety, a na jej powierzchni pojawiają się pęknięcia o długości setek kilometrów - skarpy.
Nachylenie osi obrotu planety jest takie, że wnętrze kraterów w północnym regionie polarnym nigdy nie jest oświetlane przez słońce. Na zdjęciach obszary te wyglądają niezwykle jasno, co daje naukowcom powód, by podejrzewać obecność tam lodu.
Jeśli jest to lód wodny, mogą go nosić komety. Istnieje wersja mówiąca, że jest to woda pierwotna, która pozostała z czasu powstania planet z proto-chmury Układu Słonecznego. Ale dlaczego do tej pory nie wyparowało?
Naukowcy nadal skłaniają się do twierdzenia, że lód jest związany z parowaniem z wnętrza planety. Warstwa regolitu na wierzchu nie pozwala na szybkie wysychanie (sublimację) lodu.
Krater Caloris, czyli morze ciepła, - jedno z największych wstrząsów lądowych na naszej planecie.
Chmury sodowe
Jeśli Merkury miał kiedyś pełnoprawną atmosferę, to Słońce zabiło go dawno temu. Bez tego planeta podlega gwałtownym zmianom temperatury: od minus 190 stopni Celsjusza do plus 430.
Merkury otoczony jest bardzo rozrzedzoną powłoką gazową - egzosferą pierwiastków wybitych z powierzchni przez deszcze słoneczne i meteoryty. Są to atomy helu, tlenu, wodoru, glinu, magnezu, żelaza, pierwiastków lekkich.
Atomy sodu od czasu do czasu tworzą chmury w egzosferze, żyjąc przez kilka dni. Uderzenia meteorytu nie mogą wyjaśnić ich natury. Wtedy chmury sodu byłyby obserwowane z równym prawdopodobieństwem na całej powierzchni, ale tak nie jest.
Na przykład szczyt stężenia sodu został znaleziony w lipcu 2008 roku za pomocą teleskopu THEMIS na Wyspach Kanaryjskich. Emisje występowały na średnich szerokościach geograficznych tylko na półkuli południowej i północnej.
Według jednej wersji atomy sodu są wybijane z powierzchni przez wiatr protonowy. Możliwe, że gromadzi się po nocnej stronie planety, tworząc rodzaj zbiornika. O świcie sód jest uwalniany i wzrasta.
Cios, kolejny cios
Istnieją dziesiątki hipotez dotyczących pochodzenia Merkurego. Ze względu na brak informacji nadal nie można zmniejszyć ich liczby. Według jednej wersji proto-Merkury, który na początku swojego istnienia był dwukrotnie większy od obecnej planety, zderzył się z mniejszym ciałem. Symulacje komputerowe pokazują, że w wyniku uderzenia mógł powstać żelazny rdzeń. Katastrofa doprowadziła do uwolnienia energii cieplnej, oddzielenia płaszcza planety, wyparowania lotnych i lekkich pierwiastków. Alternatywnie, w zderzeniu proto-Merkury może być małym ciałem, a dużym proto-Wenus.
Zgodnie z innym założeniem, Słońce początkowo było tak gorące, że wyparowało płaszcz młodego Merkurego, pozostawiając jedynie żelazne jądro.
Najbardziej potwierdzona jest hipoteza, że protochłok gazu i pyłu, w którym dojrzewały początki planet Układu Słonecznego, okazał się niejednorodny. Z nieznanych przyczyn część substancji znajdująca się blisko Słońca została wzbogacona żelazem, w wyniku czego powstał Merkury. Na podobny mechanizm wskazują informacje o egzoplanetach typu „super-ziemia”.
Oba pojazdy Bepi Colombo krążą na orbicie. Ziemianie nie mają jeszcze technologii, która może dostarczyć łazik na Merkurego i wylądować na jego powierzchni. Niemniej naukowcy są przekonani, że misja rzuci światło na wiele tajemnic planety i ewolucję Układu Słonecznego.
Dwie aparaty “ Bepi Colombo ” zbliża się do Merkurego.
Tatiana Pichugina
