Csodálatos Mercury. Elméletek az égi szomszéd eredetéről

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

Október végén az Európai Űrügynökség BepiColombo küldetése a Merkúr felé tartott, a Naprendszer legkevésbé feltárt bolygója felé. Ennek az égitestnek a rendellenes felépítése számos hipotézist adott az eredetről. A kráterekbe rejtett gleccserek reményt adnak az élet nyomainak felfedezésére. A Merkúr milyen titkait remélik a tudósok feltárni?

Elfelejtett bolygó

Amikor 1975-ben az első, Merkúrra küldött Mariner 10 űrszonda képeket továbbított a Földre, a tudósok meglátták a kráterekkel tarkított ismerős "hold" felszínt. Emiatt a bolygó iránti érdeklődés hosszú időre elhalt.

A földi csillagászat sem kedvez a Merkúrnak. A Nap közelsége miatt a felszín részleteit nehéz megvizsgálni. A Hubble Orbitális Teleszkópot nem szabad ráirányítani – a napfény károsíthatja az optikát.

Megkerülte a Merkúr és a közvetlen megfigyelés. Csak két szondát indítottak rá, a Marsra – több tucat. Az utolsó expedíció 2015-ben ért véget, amikor a Messenger űrszonda a bolygó felszínére zuhant két évnyi munka után a pályán.

Manővereken keresztül - a Merkúrhoz

A Földön nincs olyan technológia, amely közvetlenül erre a bolygóra küldene készüléket – elkerülhetetlenül beleesik a Nap gravitációs ereje által létrehozott gravitációs tölcsérbe. Ennek elkerülése érdekében a gravitációs manőverek miatt - a bolygókhoz közeledve - korrigálni kell a pályát, és lassítani kell. Emiatt a Merkúrhoz vezető út több évig tart. Összehasonlításképpen: a Marsra - több hónap.

A Bepi Colombo küldetés 2020 áprilisában hajtja végre az első gravitációs segítségnyújtást a Föld közelében. Aztán - két manőver a Vénusz közelében és hat a Merkúrnál. Hét évvel később, 2025 decemberében a szonda felveszi számított helyzetét a bolygó pályáján, ahol körülbelül egy évig fog működni.

A "Bepi Colombo" két eszközből áll, amelyeket európai és japán tudósok fejlesztettek ki. Különféle felszerelést visznek magukkal a bolygó távoli tanulmányozására. Három spektrométert hoztak létre az Orosz Tudományos Akadémia Űrkutatási Intézetében - MGNS, PHEBUS és MSASI. Adatokat fognak szerezni a bolygó felszínének összetételéről, gázburkáról és az ionoszféra létezéséről.

Egy csepp vas benne

A higanyt évszázadok óta tanulmányozták, és még a modern csillagászat megjelenése előtt is meglehetősen pontosan kiszámították a paramétereit. A bolygó Nap körüli rendellenes mozgását azonban a klasszikus mechanika szemszögéből nem lehetett megmagyarázni. Ezt csak a 20. század elején tették meg a relativitáselmélet segítségével, figyelembe véve a csillag közelében a téridő torzulását.

A Merkúr mozgása a Naprendszer tágulásának hipotézisének bizonyítékaként szolgált, amiatt, hogy a csillag anyagvesztéssel jár. Ezt bizonyítja a Messenger küldetés adatainak elemzése.

Azt a tényt, hogy a Merkúr különbözik a Holdtól, még azután is gyanították a csillagászok, hogy a „Mariner 10” elhaladt mellette. Tanulmányozva a berendezés pályájának eltérését a bolygó gravitációs mezőjében, a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy nagy sűrűsége. Az észrevehető mágneses tér is zavarba ejtő volt. A Mars és a Vénusz nem rendelkezik vele.

Ezek a tények arra utaltak, hogy a Merkúr belsejében sok vas volt, valószínűleg folyékony. A felületről készült fényképek éppen ellenkezőleg, néhány könnyű anyagról, például szilikátokról beszéltek. Nincsenek vas-oxidok, mint a Földön.

Felmerült a kérdés: miért nem szilárdult meg négymilliárd év alatt egy kis bolygó fémmagja, amely inkább valakinek a műholdjára emlékeztet?

A Messenger adatainak elemzése azt mutatta, hogy megnövekedett kéntartalom van a Merkúr felszínén. Talán ez az elem jelen van a magban, és nem engedi megszilárdulni. Feltételezik, hogy a folyadék csak a mag külső rétege, körülbelül 90 kilométer, de belül szilárd. A Merkúr kéregtől négyszáz kilométernyi szilikát ásvány választja el, amelyek szilárd kristályos köpenyt alkotnak.

A teljes vasmag a bolygó sugarának 83 százalékát foglalja el. A tudósok egyetértenek abban, hogy ez az oka a 3:2 spin-pályarezonancia, amelynek nincs analógja a Naprendszerben - két nap körüli fordulattal a bolygó háromszor fordul meg a tengelye körül.

Honnan jön a jég?

A Merkúrt aktívan bombázzák meteoritok. Légkör, szél és eső hiányában a domborzat érintetlen marad. A legnagyobb, 1300 kilométer átmérőjű kráter - Caloris - körülbelül három és fél milliárd éve keletkezett, és még mindig jól látható.

A Calorist létrehozó ütés olyan erős volt, hogy nyomokat hagyott a bolygó másik oldalán. Az olvadt magma hatalmas területeket árasztott el.

A kráterek ellenére a bolygó tája meglehetősen lapos. Főleg kitört lávák alkotják, ami a Merkúr viharos geológiai fiatalságáról beszél. A láva vékony szilikátkérget képez, amely a bolygó kiszáradása miatt felrobban, és a felszínen több száz kilométeres repedések – hegek – jelennek meg.

A bolygó forgástengelyének dőlése olyan, hogy az északi sarki régióban lévő kráterek belsejét soha nem világítja meg a nap. A képeken ezek a területek szokatlanul fényesnek tűnnek, ami okot ad a tudósoknak arra, hogy jég jelenlétére gyanakodjanak.

Ha vízjégről van szó, akkor az üstökösök hordozhatják. Van egy verzió, hogy ez az elsődleges víz, amely a bolygók kialakulásának idejéből maradt meg a Naprendszer protofelhőjéből. De miért nem párolgott el eddig?

A tudósok továbbra is hajlanak arra a verzióra, hogy a jég a bolygó beléből való párolgáshoz kapcsolódik. A tetején lévő regolit réteg megakadályozza a jég gyors kiszáradását (szublimációját).

Nátrium felhők

Ha a Merkúrnak valaha teljes légköre volt, akkor a Nap már régen megölte. Enélkül a bolygó éles hőmérsékleti változásoknak van kitéve: mínusz 190 Celsius-fokról plusz 430-ra.

A Merkúrt egy nagyon ritka gázburok veszi körül – olyan elemek exoszférája, amelyeket napzáporok és meteoritok ütöttek ki a felszínről. Ezek hélium, oxigén, hidrogén, alumínium, magnézium, vas, könnyű elemek atomjai.

A nátriumatomok időről időre felhőket képeznek az exoszférában, és több napig élnek. A meteoritcsapások nem tudják megmagyarázni természetüket. Ekkor a nátriumfelhők egyenlő valószínűséggel a teljes felületen megfigyelhetők, de ez nem így van.

Például a nátrium-csúcskoncentrációt 2008 júliusában találták meg a THEMIS teleszkóppal a Kanári-szigeteken. Kibocsátás a középső szélességeken csak a déli és az északi féltekén történt.

Az egyik változat szerint a nátriumatomokat protonszél veri ki a felszínről. Lehetséges, hogy a bolygó éjszakai oldalán halmozódik fel, egyfajta tározót hozva létre. Hajnalban a nátrium felszabadul és felemelkedik.

Fúj, még egy ütés

Több tucat hipotézis létezik a Merkúr eredetéről. Számuk csökkentése információhiány miatt egyelőre nem lehetséges. Az egyik verzió szerint a proto-Merkúr, amely létezésének kezdetén kétszer akkora volt, mint a jelenlegi bolygó, egy kisebb testtel ütközött. Számítógépes szimulációk azt mutatják, hogy a becsapódás következtében vasmag keletkezhetett. A katasztrófa hőenergia felszabadulásához, a bolygó köpenyének leválásához, az illékony és könnyű elemek elpárologásához vezetett. Alternatív megoldásként egy ütközés során a proto-Merkur egy kis test lehet, a nagy pedig a proto-Vénusz.

Egy másik feltételezés szerint a Nap kezdetben annyira forró volt, hogy elpárologtatta a fiatal Merkúr köpenyét, és csak egy vasmagot hagyott hátra.

A leginkább beigazolódott az a hipotézis, hogy a gáz- és por protofelhő, amelyben a Naprendszer bolygóinak kezdetleges elemei érleltek, heterogénnek bizonyult. Ismeretlen okokból az anyag Naphoz közeli része vassal dúsult, és így keletkezett a Merkúr. Hasonló mechanizmusra utalnak a "szuperföldi" típusú exobolygókra vonatkozó információk.

Mindkét Bepi Colombo műhold kering. A földlakók még nem rendelkeznek azzal a technológiával, hogy egy rovert eljuttassanak a Merkúrhoz, és leszálljanak a felszínére. Ennek ellenére a tudósok biztosak abban, hogy a küldetés fényt derít a bolygó számos rejtélyére és a Naprendszer fejlődésére.