НАУКА |16 АПРЕЛЯ 2024 Г.
Только две роботизированные миссии добрались до Планеты Свифт, но они сыграли решающую роль в опровержении многих ложных представлений об этом выжженном солнцем мире.
Кажется, что Меркурий, находящийся так близко к Солнцу, уже должен быть мертвой планетой. Ученые полагали, что скромный кусок камня, который лишь немного толще земной Луны, был разрушен до бесплодия интенсивным солнечным излучением. Это враждебный мир: разница температур на дневной и ночной сторонах планеты составляет почти 600 градусов по Цельсию или 1100 градусов по Фаренгейту.
Но Меркурий оказался миром противоречий, динамичной планетой, таящей в себе больше сюрпризов, чем первоначально предполагали ученые. Тонкая «атмосфера», магнитное поле и запасы летучих соединений все еще сохраняются на Меркурии — особенности, которые ученые обычно связывают с планетами, которые больше и находятся дальше от Солнца.
«Мы ожидали, что эту штуку избили, обработали — она уже готова, запечена и приготовлена», — говорит Дебора Доминг, старший научный сотрудник Института планетарных наук. Теперь, по ее словам, новые наблюдения за последние несколько десятилетий дали ученым хороший повод пересмотреть свое мнение о Меркурии. «Есть все эти интригующие доказательства того, что Меркурий — не этот высохший кусок камня». Во-первых, на Меркурии все еще есть карманы льда.
На данный момент только две миссии добрались до Swift Planet. Третий, BepiColombo японского и европейского космических агентств, в настоящее время находится в пути и прибудет в конце 2025 года. Хотя эти несколько наземных наблюдений и миссий на местах лишь коснулись поверхности, они помогли прояснить многие из наших первоначальных непонимание мистики Меркурия. Вот некоторые из самых удивительных открытий о Меркурии на сегодняшний день и их важность.
Меркурий - это металл
Большое, состоящее в основном из железа ядро Меркурия объясняет, почему планета такая плотная.
Меркурий может быть и маленький, но он здоровенный. Хотя его диаметр едва превышает диаметр Луны, Меркурий более чем в четыре раза массивнее естественного спутника Земли. Фактически, Меркурий — вторая по плотности планета в нашей Солнечной системе после Земли.
Чрезвычайная плотность планеты объясняется тем, что она имеет большое железное ядро, которое составляет около 60 процентов объема планеты. Напротив, ядро Земли по объему составляет всего около 15 процентов.
Пожаловаться на это объявление
Аномальная внутренняя структура породила несколько теорий о рождении Меркурия. Ученые полагают, что, возможно, внешний слой раннего Меркурия был выпарен Солнцем или рассеян солнечными ветрами. Или, возможно, на молодую планету мог ударить большой ударник, который снес большую часть более мягкого внешнего слоя, оставив после себя более прочное сердце. Поскольку часть мантии и коры сохранились и сегодня, это позволяет предположить, что столкновение могло быть не лобовым ударом, а скользящим прикосновением, сохранившим некоторые из первоначальных слоев Меркурия.
Бурлящие внутренности питают магнитное поле
Небольшие сигналы магнитного поля с поверхности Меркурия являются свидетельством глобального магнитного поля в его ранней истории, которое сохраняется и сегодня. Студия научной визуализации НАСА
Первая миссия к Меркурию, «Маринер-10», запущенная в 1973 году, обнаружила, что Меркурий все еще поддерживает магнитное поле. Это открытие стало шоком для научного сообщества, которое предполагало, что такая маленькая планета быстро остынет, а ее внутренности застынут, тем самым потеряв любые средства магнетизма в глобальном масштабе. Наличие магнитосферы означает, что часть ядра Меркурия все еще бурлит.
Магнитное поле Меркурия примерно в 100 раз слабее, чем у Земли на соответствующих планетарных поверхностях. Медленное динамо означает, что планета находится на завершающей стадии своего развития и находится на пути к тому, чтобы стать мертвой планетой, такой как Марс.
В 2010-х годах вторая миссия Меркурия, Messenger, зафиксировала, что магнитное поле планеты нарушено. Южный магнитный полюс не находится на географическом южном полюсе; вместо этого он похоронен почти в центре планеты.
Магнитное поле дает представление о внутренней части планеты и ее истории, намекая на то, насколько сильно замедлились вращающиеся внутренности планеты за миллиарды лет, говорит Антонио Дженова, аэрокосмический инженер, изучающий планетарную геодезию и геофизику в Римском университете Сапиенца. . Его команда будет использовать текущую миссию по возвращению БепиКоломбо для дальнейшего изучения подземных тайн Меркурия.
Планета имеет тонкую «атмосферу»
Светящийся хвост Меркурия
У Меркурия настолько тонкая атмосфера, что ее нельзя назвать атмосферой. Вместо этого ученые называют этот тонкий слой газа экзосферой, где газ настолько разрежен, что почти не регистрирует показания давления.
Меркурий постоянно подвергается воздействию Солнца, поэтому его экзосфере приходится восстанавливаться с поверхности. С 1980-х годов астрономы обнаруживали в экзосфере Меркурия атомарные натрий, калий и кальций — металлы с сильными эмиссионными сигналами, которые можно наблюдать с помощью телескопов на любом расстоянии от Земли. Эти металлические элементы обычно не считают газами. Но они попадают в небо Меркурия благодаря солнечным частицам и метеоритам, ударяющимся о поверхность планеты.
Солнечные ветры разрушают образовавшуюся экзосферу, а взаимодействия между газами и выбрасываемыми Солнцем частицами образуют светящийся хвост длиной 15 миллионов миль позади Меркурия. Этот хвост удлиняется и сжимается в зависимости от сезона, в зависимости от близости Меркурия к Солнцу. Если бы вы стояли на Меркурии и смотрели вверх в нужное время года, длинный хвост Меркурия появился бы на небе в виде слабого оранжевого свечения, как если бы небеса были освещены натриевыми уличными фонарями.
Лед сидит на полюсах
Похоже, что на полюсах Меркурия есть лед, который затенен от Солнца.
На планете, расположенной прямо в утробе Солнца, не должно быть воды, не говоря уже о льду, — по крайней мере, так думали исследователи. Но в 1990-х годах ученые из Голдстоуна в Калифорнии и радиотелескопа Аресибо в Пуэрто-Рико направили поток радиолокационных сигналов в сторону Меркурия. Команды были удивлены, увидев на полюсах два ярко отражающих пятна — вероятно, ледяные отложения.
В 2012 году Мессенджер подтвердил, что лед на северном полюсе Меркурия представляет собой замерзшую воду. Лазерные измерения на борту выявили богатый углеродом материал на поверхности, который изолирует слой льда под ним.
Меркурию удалось удержаться на воде, потому что у него есть карманы в постоянной тени. Относительно своей орбиты вокруг Солнца планета вращается совершенно вертикально, как солдат, стоящий по стойке смирно перед командиром. Это означает, что ударные кратеры возле полюсов имеют внутреннюю часть, которая никогда не видит дневного света. Температура внутри этих углублений опускается ниже минус 280 градусов по Фаренгейту, что близко к температуре сжижения газообразного азота. «Здесь достаточно холодно, чтобы лед мог оставаться стабильным в геологических временных рамках», — говорит Шон Соломон, планетолог из Колумбийского университета и главный исследователь миссии «Мессенджер».
Как и на большинстве других скалистых планет, вода на Меркурии, вероятно, пришла из астероидов, которые совершили аварийную посадку на поверхность. Эта вода скрывается в кратерах Меркурия, нетронутая с первобытных времен. На других планетах земной группы Солнечной системы геологические процессы, такие как цикличность погоды, разбросали воду, доставленную извне, по всему земному шару. Если ученые хотят получить образцы древнего льда в его первозданной форме в Солнечной системе, говорит Соломон, лучшим источником, вероятно, будут полюса Меркурия.
Меркурий таит в себе и другие летучие вещества
Кора Меркурия богата умеренно летучими элементами, такими как калий и сера. НАСА / Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса / Вашингтонский институт Карнеги
Меркурий снова превзошел все ожидания, когда Мессенджер обнаружил летучие вещества на выжженной солнцем планете. Летучие вещества — это химические вещества, которые могут переходить из твердой фазы в газообразную при кратковременном изменении температуры. Меркурий уже доказал, что он удерживает воду, летучие вещества, но Мессенджер обнаружил другие вещества, такие как сера, калий и хлор, которые легко испаряются при умеренно высоких температурах. Эти летучие вещества распределены по всей поверхности планеты. При своем размере Меркурий содержит столько же летучих веществ, сколько другие планеты земной группы Солнечной системы, которые находятся дальше от Солнца и, следовательно, намного холоднее.
Откуда берутся летучие вещества и как Меркурий их удерживает, до сих пор остается предметом научных дискуссий. Некоторые исследователи полагают, что летучие вещества появились из-под земли относительно недавно, в то время как другие полагают, что химические вещества сохранились на поверхности с тех пор, как эмбриональный Меркурий конденсировался из своего протопланетного диска.
Летучие вещества на Меркурии вызывают вопросы. Например, если планеты, которые обращены к своим звездам, содержат летучие вещества, особенно воду, могут ли эти места быть пригодными для жизни? «Меркурий показывает нам: не сбрасывайте со счетов [планеты], расположенные близко к Солнцу», — говорит Доминг.
Уникальные геологические особенности украшают лицо Меркурия
На Меркурии есть углубления неправильной формы в земле, называемые впадинами. «Маринер-10» впервые увидел их в 1975 году; затем Мессенджер сфотографировал эти неглубокие участки с высоким разрешением. Впадины простираются от нескольких десятков футов до более чем мили в поперечнике и могут достигать глубины 120 футов. Они выглядят как мягкие, воздушные внутренности разрезанной буханки на закваске.
Ученые предполагают, что пустоты могут быть результатом действия летучих веществ. Поскольку на Меркурии, лишенном атмосферы, нет ни дождя, ни ветра, которые могли бы рассекать землю, поверхностные элементы, такие как впадины, могут образоваться только в результате других процессов, таких как утечка летучих веществ из земли в космос. Впадины — относительно молодые образования, средний возраст которых составляет около 100 000 лет, по сравнению с некоторыми ударными кратерами на Меркурии возрастом четыре миллиарда лет. Ученые считают, что впадины формируются и сегодня.
А впадины присущи только Меркурию. Ни одно другое небесное тело в Солнечной системе, похоже, не имеет подобных оспин.
В последние годы ученые выявили на Меркурии и другие структурные образования. Хаотичные ландшафты — беспорядочные хребты, похожие на неудавшуюся игру в Дженгу — занимают огромные участки земли. Некоторые исследователи считают, что хаотичные ландшафты являются результатом того, что земля переносит летучие вещества, пока она не теряет структурную целостность и не разрушается. Другие ученые полагают, что хаотические ландшафты образуются после того, как рябь от удара астероида окружает планету и встречается на противоположной стороне земного шара.
Меркурий когда-то был вулканически активным
На этой составной фотографии поверхности Меркурия, сделанной Messenger, два больших кратера — вверху и слева — кажется, были заполнены и образовали гладкие равнины. НАСА / Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса / Вашингтонский институт Карнеги
Топография Меркурия дает подсказку о том, что вулканы когда-то извергали лаву на планете. «Маринер-10» впервые увидел, а затем «Мессенджер» позже подтвердил, что по поверхности Меркурия простираются блестящие равнины. Каждая равнина представляет собой лужу лавы, сглаженную по старым кратерам и хребтам. Исследователи полагают, что магматический вулканизм на Меркурии прекратился примерно от одного до 3,5 миллиардов лет назад из-за охлаждения и сжатия планеты, которые закупорили пути выхода магмы.
Меркурий также продемонстрировал признаки другого вида вулканизма: взрывов. Если поток лавы похож на насморк, то взрывы — это вулканический эквивалент чихания. Ямы неправильной формы шириной в несколько миль и глубиной более двух миль намекают на древние пирокластические вулканы, которые самоуничтожились. Вокруг этих ям разбросаны отложения, которые, по мнению исследователей, являются выбросами в результате взрыва.
По мнению экспертов, подобные извержения вулканов, вероятно, вызваны летучими веществами под землей. Когда эти захороненные химические вещества поднимаются на поверхность, они увеличиваются в объеме. В конце концов, повышение давления газов приводит к тому, что вулкан лопается, как переполненный воздушный шар.
Ученые BepiColombo надеются узнать больше о том, откуда берутся эти летучие вещества. Картирование их в глобальном масштабе даст представление о том, как они туда попали. «Происхождение летучих веществ — одна из главных тем освоения космоса в целом», — говорит Дженова.
Интересная публикация. Спасибо
Интересно. Спасибо за публикацию.