Невероятен Меркурий. Теории за произхода на небесния съсед

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

В края на октомври мисията BepiColombo на Европейската космическа агенция се отправи към Меркурий, най-малко изследваната планета в Слънчевата система. Ненормалната структура на това небесно тяло е породила много хипотези за произхода. Ледниците, скрити в кратери, дават надежда за откриване на следи от живот. Какви мистерии на Меркурий се надяват учените да разкрият?

Забравена планета

Когато първият космически кораб Mariner 10, изпратен до Меркурий, предава изображения на Земята през 1975 г., учените виждат познатата "лунна" повърхност, осеяна с кратери. Поради това интересът към планетата изчезна за дълго време.

Земната астрономия също не благоприятства Меркурий. Поради близостта на Слънцето е трудно да се разгледат детайлите на повърхността. Орбиталният телескоп Хъбъл не трябва да се насочва към него - слънчевата светлина може да повреди оптиката.

Заобиколен от Меркурий и директно наблюдение. Към него бяха пуснати само две сонди, към Марс - няколко десетки. Последната експедиция завърши през 2015 г. с падането на космическия кораб Messenger на повърхността на планетата след две години работа в нейната орбита.

Чрез маневри - към Меркурий

На Земята няма технология, която да изпрати апарат директно до тази планета – той неизбежно ще попадне в гравитационна фуния, създадена от гравитационната сила на Слънцето. За да избегнете това, трябва да коригирате траекторията и да забавите скоростта поради гравитационни маневри - приближаване до планетите. Поради това пътуването до Меркурий отнема няколко години. За сравнение: до Марс - няколко месеца.

Мисията Bepi Colombo ще проведе първата гравитационна помощ близо до Земята през април 2020 г. След това - две маневри близо до Венера и шест при Меркурий. Седем години по-късно, през декември 2025 г., сондата ще заеме изчислената си позиция в орбитата на планетата, където ще работи около година.

"Bepi Colombo" се състои от две устройства, разработени от европейски и японски учени. Те носят със себе си разнообразна техника за дистанционно изучаване на планетата. В Института за космически изследвания на Руската академия на науките са създадени три спектрометра - MGNS, PHEBUS и MSASI. Те ще получат данни за състава на повърхността на планетата, нейната газова обвивка и съществуването на йоносферата.

Капка желязо вътре

Меркурий е изучаван от векове и дори преди появата на съвременната астрономия, параметрите му са били изчислени доста точно. Не беше възможно обаче да се обясни аномалното движение на планетата около Слънцето от гледна точка на класическата механика. Едва в началото на 20-ти век това е направено с помощта на теорията на относителността, като се има предвид изкривяването на пространство-времето близо до звездата.

Движението на Меркурий послужи като доказателство за хипотезата за разширяване на Слънчевата система поради факта, че звездата губи материя. Това се доказва от анализа на данните от мисията на Messenger.

Фактът, че Меркурий е различен от Луната, астрономите подозираха още след преминаването на "Маринер 10" покрай нея. Изучавайки отклонението на траекторията на апарата в гравитационното поле на планетата, учените стигнаха до извода, че неговата висока плътност. Забележимото магнитно поле също беше смущаващо. Марс и Венера го нямат.

Тези факти показват, че вътре в Меркурий има много желязо, вероятно течно. Снимките на повърхността, напротив, говореха за някои леки вещества като силикати. Няма железни оксиди като на Земята.

Възникна въпросът: защо металното ядро на малка планета, напомнящо повече на нечий спътник, не се втвърди за четири милиарда години?

Анализът на данните от Messenger показа, че има повишено съдържание на сяра на повърхността на Меркурий. Може би този елемент присъства в ядрото и не му позволява да се втвърди. Предполага се, че течността е само външният слой на ядрото, около 90 километра, но вътре е твърд. Той е отделен от Меркурийската кора с четиристотин километра силикатни минерали, които образуват твърда кристална мантия.

Цялото желязно ядро заема 83 процента от радиуса на планетата. Учените са единодушни, че това е причината за спин-орбиталния резонанс 3:2, който няма аналози в Слънчевата система – за два оборота около слънцето планетата се върти около оста си три пъти.

Откъде идва ледът?

Меркурий е активно бомбардиран от метеорити. При липса на атмосфера, ветрове и дъждове релефът остава непокътнат. Най-големият кратер - Калорис - с диаметър 1300 километра е образуван преди около три и половина милиарда години и все още се вижда ясно.

Ударът, който образува Калорис, беше толкова силен, че остави следи от противоположната страна на планетата. Разтопената магма заля огромни площи.

Въпреки кратерите, пейзажът на планетата е доста плосък. Образува се основно от изригнали лави, което говори за бурната геоложка младост на Меркурий. Лавата образува тънка силикатна кора, която се спуква поради изсъхването на планетата, а на повърхността се появяват пукнатини с дължина стотици километри – скокове.

Наклонът на оста на въртене на планетата е такъв, че вътрешността на кратерите в северната полярна област никога не се осветява от слънцето. На изображенията тези зони изглеждат необичайно ярки, което дава основание на учените да подозират наличието на лед там.

Ако е воден лед, тогава кометите могат да го носят. Има версия, че това е първична вода, останала от времето на формирането на планетите от прото-облака на Слънчевата система. Но защо не се е изпарил досега?

Учените все още са склонни към версията, че ледът е свързан с изпарението от недрата на планетата. Реголитният слой отгоре предотвратява бързото изсъхване (сублимация) на леда.

Натриеви облаци

Ако някога Меркурий е имал пълноценна атмосфера, то Слънцето го е убило отдавна. Без него планетата е подложена на резки температурни промени: от минус 190 градуса по Целзий до плюс 430.

Меркурий е заобиколен от много разреден газова обвивка - екзосфера от елементи, избити от повърхността от слънчеви дъждове и метеорити. Това са атоми на хелий, кислород, водород, алуминий, магнезий, желязо, леки елементи.

Натриевите атоми от време на време образуват облаци в екзосферата, живеещи няколко дни. Метеоритните удари не могат да обяснят тяхната природа. Тогава натриевите облаци биха се наблюдавали с еднаква вероятност по цялата повърхност, но това не е така.

Например, пиковата концентрация на натрий е открита през юли 2008 г. с телескопа THEMIS на Канарските острови. Емисиите се появяват в средните ширини само в южното и северното полукълбо.

Според една версия, натриевите атоми са избити от повърхността от протонен вятър. Възможно е той да се натрупва от нощната страна на планетата, създавайки своеобразен резервоар. На разсъмване се отделя натрий и се покачва.

Удар, още един удар

Има десетки хипотези за произхода на Меркурий. Все още не е възможно да се намали броят им поради липса на информация. Според една версия прото-Меркурий, който в началото на своето съществуване е бил два пъти по-голям от сегашната планета, се е сблъскал с по-малко тяло. Компютърните симулации показват, че в резултат на удара може да се е образувало желязно ядро. Катастрофата доведе до отделяне на топлинна енергия, откъсване на мантията на планетата, изпаряване на летливи и леки елементи. Алтернативно, при сблъсък прото-Меркурий може да бъде малко тяло, а голямото е прото-Венера.

Според друго предположение, Слънцето първоначално е било толкова горещо, че е изпарило мантията на младия Меркурий, оставяйки само желязно ядро.

Най-потвърдена е хипотезата, че протооблакът от газ и прах, в който узряват рудиментите на планетите на Слънчевата система, се оказва нееднороден. По неизвестни причини близката до Слънцето част от веществото е била обогатена с желязо и така се е образувал Меркурий. Подобен механизъм показва информацията за екзопланети от типа "супер-земя".

И двата спътника на Bepi Colombo са в орбита. Земляните все още нямат технологията да доставят роувър до Меркурий и да кацнат на повърхността му. Въпреки това учените са уверени, че мисията ще хвърли светлина върху много от мистериите на планетата и еволюцията на Слънчевата система.