Fantastiska Mercury. Teorier om ursprunget till den himmelska grannen

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

I slutet av oktober gick Europeiska rymdorganisationens BepiColombo-uppdrag mot Merkurius, den minst utforskade planeten i solsystemet. Den onormala strukturen hos denna himlakropp har gett upphov till många hypoteser om ursprunget. Glaciärer gömda i kratrar ger hopp om upptäckten av spår av liv. Vilka mysterier med Merkurius hoppas forskarna kunna avslöja?

Glömd planet

När den första rymdfarkosten Mariner 10 som skickades till Merkurius överförde bilder till jorden 1975, såg forskare den välbekanta "månytan", prickad med kratrar. På grund av detta dog intresset för planeten ut under lång tid.

Terrestrisk astronomi gynnar inte heller Merkurius. På grund av solens närhet är det svårt att undersöka detaljerna på ytan. Hubble Orbital Telescope får inte riktas mot det - solljus kan skada optiken.

Förbigås av Merkurius och direkt observation. Endast två sonder lanserades till den, till Mars - flera dussin. Den sista expeditionen slutade 2015 med att rymdfarkosten Messenger föll på planetens yta efter två års arbete i dess omloppsbana.

Genom manövrar - till Merkurius

Det finns ingen teknik på jorden för att skicka en apparat till denna planet direkt - den kommer oundvikligen att falla in i en gravitationstratt skapad av solens gravitationskraft. För att undvika detta måste du korrigera banan och sakta ner på grund av gravitationsmanövrar - när du närmar dig planeterna. På grund av detta tar resan till Merkurius flera år. Som jämförelse: till Mars - flera månader.

Bepi Colombo-uppdraget kommer att genomföra den första gravitationsassistansen nära jorden i april 2020. Sedan - två manövrar nära Venus och sex vid Merkurius. Sju år senare, i december 2025, kommer sonden att ta sin beräknade position i planetens omloppsbana, där den kommer att fungera i ungefär ett år.

"Bepi Colombo" består av två enheter utvecklade av europeiska och japanska forskare. De har med sig en mängd olika utrustning för att fjärrstudera planeten. Tre spektrometrar skapades vid Ryska vetenskapsakademins rymdforskningsinstitut - MGNS, PHEBUS och MSASI. De kommer att få information om sammansättningen av planetens yta, dess gashölje och existensen av jonosfären.

En droppe järn inuti

Merkurius har studerats i århundraden och till och med före tillkomsten av modern astronomi beräknades dess parametrar ganska exakt. Det var dock inte möjligt att förklara planetens onormala rörelse runt solen ur den klassiska mekanikens synvinkel. Först i början av 1900-talet gjordes detta med hjälp av relativitetsteorin, med hänsyn tagen till förvrängningen av rum-tiden nära stjärnan.

Merkurius rörelse tjänade som bevis på hypotesen om solsystemets expansion på grund av det faktum att stjärnan förlorar materia. Detta bevisas av analysen av Messenger-uppdragsdata.

Det faktum att Merkurius skiljer sig från månen, misstänkte astronomer även efter passagen av "Mariner 10" förbi den. Studera avvikelsen för apparatens bana i planetens gravitationsfält, har forskare kommit fram till att dess höga densitet. Det märkbara magnetfältet var också pinsamt. Mars och Venus har det inte.

Dessa fakta tydde på att det fanns mycket järn inuti Merkurius, förmodligen flytande. Fotografierna av ytan talade tvärtom om några lätta ämnen som silikater. Det finns inga järnoxider som det finns på jorden.

Frågan uppstod: varför stelnade inte metallkärnan på en liten planet, som mer påminner om någons satellit, på fyra miljarder år?

Analys av Messenger-data visade att det finns en ökad svavelhalt på ytan av Merkurius. Kanske är detta element närvarande i kärnan och låter det inte stelna. Det antas att vätskan bara är det yttre lagret av kärnan, cirka 90 kilometer, men inuti är den fast. Den är separerad från den kvicksilverskorpa av fyra hundra kilometer silikatmineraler, som bildar en solid kristallin mantel.

Hela järnkärnan upptar 83 procent av planetens radie. Forskare är överens om att detta är anledningen till 3:2 spin-orbital resonans som inte har några analoger i solsystemet - i två varv runt solen vänder planeten runt sin axel tre gånger.

Var kommer isen ifrån?

Merkurius bombarderas aktivt av meteoriter. I frånvaro av atmosfär, vindar och regn förblir reliefen intakt. Den största kratern - Caloris - med en diameter på 1300 kilometer bildades för cirka tre och en halv miljard år sedan och är fortfarande tydligt synlig.

Slaget som bildade Caloris var så kraftigt att det lämnade märken på andra sidan av planeten. Smält magma översvämmade stora områden.

Trots kratrarna är planetens landskap ganska platt. Den bildas huvudsakligen av utbrutna lavor, vilket talar om Merkurius turbulenta geologiska ungdom. Lava bildar en tunn silikatskorpa, som brister på grund av uttorkningen av planeten, och sprickor uppstår på ytan hundratals kilometer långa - scarps.

Lutningen av planetens rotationsaxel är sådan att insidan av kratrar i den nordliga polarregionen aldrig upplyses av solen. På bilderna ser dessa områden ovanligt ljusa ut, vilket ger forskare anledning att misstänka förekomsten av is där.

Om det är vattenis kan kometer bära den. Det finns en version att detta är primärvatten, som fanns kvar från tidpunkten för bildandet av planeter från solsystemets protomoln. Men varför har det inte avdunstat hittills?

Forskare är fortfarande benägna att versionen att is är förknippad med avdunstning från planetens tarmar. Regolitskiktet på toppen förhindrar snabb torkning (sublimering) av is.

Natriummoln

Om Merkurius en gång hade en fullfjädrad atmosfär, dödade solen den för länge sedan. Utan det är planeten utsatt för kraftiga temperaturförändringar: från minus 190 grader Celsius till plus 430.

Kvicksilver är omgivet av ett mycket sällsynt gashölje - en exosfär av element som slagits ut från ytan av solskurar och meteoriter. Dessa är atomer av helium, syre, väte, aluminium, magnesium, järn, lätta element.

Natriumatomer bildar då och då moln i exosfären och lever i flera dagar. Meteoritnedslag kan inte förklara deras natur. Då skulle natriummoln observeras med lika stor sannolikhet över hela ytan, men så är inte fallet.

Till exempel hittades den högsta natriumkoncentrationen i juli 2008 med THEMIS-teleskopet på Kanarieöarna. Utsläpp skedde på medelbreddgrader endast på södra och norra halvklotet.

Enligt en version slås natriumatomer ut från ytan av en protonvind. Det är möjligt att det ackumuleras på nattsidan av planeten och skapar en slags reservoar. I gryningen frigörs natrium och stiger.

Blås, ännu ett slag

Det finns dussintals hypoteser om Merkurius ursprung. Det är ännu inte möjligt att minska deras antal på grund av bristande information. Enligt en version kolliderade proto-Mercury, som i början av sin existens var dubbelt så stor som den nuvarande planeten, med en mindre kropp. Datorsimuleringar visar att en järnkärna kunde ha bildats till följd av nedslaget. Katastrofen ledde till frigörandet av termisk energi, lossningen av planetens mantel, förångningen av flyktiga och lätta element. Alternativt, i en kollision, kan proto-Mercury vara en liten kropp, och en stor var proto-Venus.

Enligt ett annat antagande var solen från början så varm att den förångade den unga Merkurius mantel och lämnade bara en järnkärna.

Den mest bekräftade är hypotesen att protomolnet av gas och damm, där rudimenten av solsystemets planeter mognade, visade sig vara heterogen. Av okänd anledning berikades den del av ämnet som var nära solen med järn, och på så sätt bildades Merkurius. En liknande mekanism indikeras av information om exoplaneter av typen "superjord".

Båda Bepi Colombo-satelliterna kretsar runt. Jordbor har ännu inte tekniken att leverera en rover till Merkurius och landa på dess yta. Ändå är forskare övertygade om att uppdraget kommer att kasta ljus över många av planetens mysterier och solsystemets utveckling.