Nuostabus Merkurijus. Dangaus kaimyno kilmės teorijos

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Spalio pabaigoje Europos kosmoso agentūros BepiColombo misija patraukė į Merkurijų – mažiausiai ištirtą Saulės sistemos planetą. Nenormali šio dangaus kūno sandara sukėlė daugybę hipotezių apie kilmę. Krateriuose pasislėpę ledynai suteikia vilčių atrasti gyvybės pėdsakus. Kokias Merkurijaus paslaptis mokslininkai tikisi atskleisti?

Pamiršta planeta

Kai 1975 m. pirmasis į Merkurijų nusiųstas erdvėlaivis Mariner 10 į Žemę perdavė vaizdus, mokslininkai pamatė pažįstamą „mėnulio“paviršių, išmargintą krateriais. Dėl šios priežasties susidomėjimas planeta ilgam išnyko.

Sausumos astronomija taip pat nepalanki Merkurijui. Dėl Saulės artumo sunku ištirti paviršiaus detales. Hablo orbitinis teleskopas neturi būti nukreiptas į jį – saulės spinduliai gali pažeisti optiką.

Aplenkiamas Merkurijaus ir tiesioginio stebėjimo. Į jį buvo paleisti tik du zondai, į Marsą – kelios dešimtys. Paskutinė ekspedicija baigėsi 2015 m., kai po dvejų metų darbo jos orbitoje ant planetos paviršiaus nukrito erdvėlaivis „Messenger“.

Per manevrus – į Merkurijų

Žemėje nėra technologijos, leidžiančios tiesiai į šią planetą nusiųsti aparatą – jis neišvengiamai pateks į gravitacinį piltuvą, kurį sukuria Saulės traukos jėga. Norint to išvengti, reikia koreguoti trajektoriją ir sulėtinti greitį dėl gravitacinių manevrų – artėjant prie planetų. Dėl šios priežasties kelionė į Merkurijų trunka keletą metų. Palyginimui: į Marsą – keli mėnesiai.

Bepi Colombo misija atliks pirmąją gravitacijos pagalbą netoli Žemės 2020 m. balandžio mėn. Tada – du manevrai prie Veneros ir šeši prie Merkurijaus. Po septynerių metų, 2025-ųjų gruodį, zondas užims savo apskaičiuotą padėtį planetos orbitoje, kur veiks apie metus.

„Bepi Colombo“susideda iš dviejų prietaisų, kuriuos sukūrė Europos ir Japonijos mokslininkai. Jie su savimi nešiojasi įvairią įrangą, skirtą nuotoliniam planetos tyrinėjimui. Rusijos mokslų akademijos Kosmoso tyrimų institute sukurti trys spektrometrai – MGNS, PHEBUS ir MSASI. Jie gaus duomenis apie planetos paviršiaus sudėtį, jos dujų apvalkalą ir jonosferos egzistavimą.

Geležies lašas viduje

Gyvsidabris buvo tyrinėjamas šimtmečius ir dar prieš atsirandant šiuolaikinei astronomijai jo parametrai buvo skaičiuojami gana tiksliai. Tačiau klasikinės mechanikos požiūriu nebuvo įmanoma paaiškinti anomalaus planetos judėjimo aplink Saulę. Tik XX amžiaus pradžioje tai buvo padaryta pasitelkus reliatyvumo teoriją, atsižvelgiant į erdvės laiko iškraipymą šalia žvaigždės.

Merkurijaus judėjimas buvo Saulės sistemos plėtimosi hipotezės įrodymas dėl to, kad žvaigždė praranda materiją. Tai liudija „Messenger“misijos duomenų analizė.

Tai, kad Merkurijus skiriasi nuo Mėnulio, astronomai įtarė net „Mariner 10“praplaukus pro jį. Tyrinėdami aparato trajektorijos nuokrypį planetos gravitaciniame lauke, mokslininkai padarė išvadą, kad jo didelis tankis. Gėdą kėlė ir pastebimas magnetinis laukas. Marsas ir Venera jo neturi.

Šie faktai parodė, kad gyvsidabrio viduje buvo daug geležies, tikriausiai skystos. Paviršiaus nuotraukose, priešingai, buvo kalbama apie kai kurias lengvas medžiagas, tokias kaip silikatai. Geležies oksidų, kaip yra Žemėje, nėra.

Iškilo klausimas: kodėl per keturis milijardus metų nesustingo metalinė mažos planetos šerdis, labiau primenanti kažkieno palydovą?

„Messenger“duomenų analizė parodė, kad Merkurijaus paviršiuje yra padidėjęs sieros kiekis. Galbūt šis elementas yra šerdyje ir neleidžia jam sukietėti. Daroma prielaida, kad skystis yra tik išorinis šerdies sluoksnis, apie 90 kilometrų, tačiau viduje jis yra kietas. Jį nuo Merkurijaus plutos skiria keturi šimtai kilometrų silikatinių mineralų, kurie sudaro vientisą kristalinę mantiją.

Visa geležies šerdis užima 83 procentus planetos spindulio. Mokslininkai sutaria, kad dėl to atsirado analogų Saulės sistemoje neturintis 3:2 sukinio-orbitos rezonansas – dviem apsisukimais aplink saulę planeta tris kartus apsisuka aplink savo ašį.

Iš kur atsiranda ledas?

Merkurijus aktyviai bombarduojamas meteoritų. Jei nėra atmosferos, vėjo ir lietaus, reljefas išlieka nepakitęs. Didžiausias 1300 kilometrų skersmens krateris – Caloris – susiformavo maždaug prieš tris su puse milijardo metų ir iki šiol aiškiai matomas.

Smūgis, kuris suformavo Calorisą, buvo toks stiprus, kad paliko žymes priešingoje planetos pusėje. Išlydyta magma užtvindė didžiulius plotus.

Nepaisant kraterių, planetos kraštovaizdis yra gana plokščias. Jį daugiausia sudaro išsiveržusios lavos, kurios byloja apie neramią geologinę Merkurijaus jaunystę. Lava suformuoja ploną silikatinę plutą, kuri plyšta dėl planetos džiūvimo, o paviršiuje atsiranda šimtų kilometrų ilgio įtrūkimai – skardos.

Planetos sukimosi ašies posvyris yra toks, kad šiaurės poliariniame regione esančių kraterių vidų niekada neapšviečia saulė. Nuotraukose šios sritys atrodo neįprastai ryškios, o tai leidžia mokslininkams įtarti, kad ten yra ledo.

Jei tai vandens ledas, jį gali nešti kometos. Yra versija, kad tai yra pirminis vanduo, išlikęs nuo planetų susidarymo iš Saulės sistemos proto debesies. Bet kodėl jis neišgaravo iki šiol?

Mokslininkai vis dar linkę prie versijos, kad ledas yra susijęs su garavimu iš planetos žarnų. Viršuje esantis regolito sluoksnis neleidžia greitai išdžiūti (sublimuotis) ledui.

Natrio debesys

Jei Merkurijus kadaise turėjo visavertę atmosferą, tai Saulė ją seniai nužudė. Be jo planetą patiria staigūs temperatūros pokyčiai: nuo minus 190 laipsnių Celsijaus iki plius 430.

Gyvsidabris yra apsuptas labai išretintų dujų apvalkalo – elementų, kuriuos iš paviršiaus išmuša saulės lietus ir meteoritai, egzosfera. Tai helio, deguonies, vandenilio, aliuminio, magnio, geležies, lengvųjų elementų atomai.

Natrio atomai retkarčiais sudaro debesis egzosferoje, gyvena keletą dienų. Meteoritų smūgiai negali paaiškinti jų prigimties. Tada natrio debesys būtų stebimi vienoda tikimybe visame paviršiuje, tačiau taip nėra.

Pavyzdžiui, didžiausia natrio koncentracija buvo nustatyta 2008 m. liepos mėn., naudojant THEMIS teleskopą Kanarų salose. Išmetimai įvyko vidutinėse platumose tik pietiniame ir šiauriniame pusrutulyje.

Pagal vieną versiją, natrio atomus iš paviršiaus išmuša protonų vėjas. Gali būti, kad jis kaupiasi naktinėje planetos pusėje, sukurdamas savotišką rezervuarą. Auštant natris išsiskiria ir pakyla.

Smūgis, dar vienas smūgis

Yra dešimtys hipotezių apie Merkurijaus kilmę. Sumažinti jų skaičiaus kol kas nepavyksta dėl informacijos stokos. Pagal vieną versiją, gyvsidabrio prototas, kuris savo egzistavimo pradžioje buvo dvigubai didesnis už dabartinę planetą, susidūrė su mažesniu kūnu. Kompiuteriniai modeliai rodo, kad dėl smūgio galėjo susidaryti geležinė šerdis. Katastrofa lėmė šiluminės energijos išsiskyrimą, planetos mantijos atsiskyrimą, lakiųjų ir lengvųjų elementų išgaravimą. Arba susidūrimo metu proto-Merkurijus gali būti mažas kūnas, o didelis - proto-Venera.

Remiantis kita prielaida, Saulė iš pradžių buvo tokia karšta, kad išgarino jauno Merkurijaus mantiją, palikdama tik geležinę šerdį.

Labiausiai pasitvirtina hipotezė, kad dujų ir dulkių proto debesis, kuriame subrendo Saulės sistemos planetų užuomazgos, pasirodė nevienalytis. Dėl nežinomų priežasčių prie Saulės esanti medžiagos dalis buvo praturtinta geležimi ir taip susidarė Merkurijus. Panašų mechanizmą rodo informacija apie „superžemės“tipo egzoplanetas.

Abu Bepi Colombo palydovai skrieja orbitoje. Žemiečiai dar neturi technologijos, leidžiančios nugabenti marsaeigį į Merkurijų ir nusileisti ant jo paviršiaus. Nepaisant to, mokslininkai įsitikinę, kad misija atskleis daugybę planetos paslapčių ir Saulės sistemos evoliuciją.