Apbrīnojamais Merkurs. Debesu kaimiņa izcelsmes teorijas

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Oktobra beigās Eiropas Kosmosa aģentūras BepiColombo misija devās uz Mercury, vismazāk izpētīto planētu Saules sistēmā. Šī debess ķermeņa neparastā uzbūve ir radījusi daudzas hipotēzes par izcelsmi. Krāteros paslēptie ledāji dod cerību uz dzīvības pēdu atklāšanu. Kādus dzīvsudraba noslēpumus zinātnieki cer atklāt?

Aizmirstā planēta

Kad 1975. gadā pirmais uz Merkūriju nosūtītais kosmosa kuģis Mariner 10 pārraidīja attēlus uz Zemi, zinātnieki ieraudzīja pazīstamo "Mēness" virsmu, kas bija izraibināta ar krāteriem. Šī iemesla dēļ interese par planētu ilgu laiku izzuda.

Arī zemes astronomija neatbalsta Merkuru. Saules tuvuma dēļ ir grūti izpētīt virsmas detaļas. Habla orbitālo teleskopu nedrīkst tēmēt uz to – saules gaisma var sabojāt optiku.

Apiet Merkurs un tiešs novērojums. Uz to tika palaistas tikai divas zondes, uz Marsu - vairāki desmiti. Pēdējā ekspedīcija beidzās 2015. gadā ar Messenger kosmosa kuģa nokrišanu uz planētas virsmas pēc divu gadu darba tās orbītā.

Caur manevriem - uz Merkūriju

Uz Zemes nav tādas tehnoloģijas, kas aparātu nosūtītu tieši uz šo planētu – tas neizbēgami iekritīs gravitācijas piltuvē, ko rada Saules gravitācijas spēks. Lai no tā izvairītos, ir jākoriģē trajektorija un jāpalēninās gravitācijas manevru dēļ – tuvojoties planētām. Šī iemesla dēļ ceļojums uz Merkūriju aizņem vairākus gadus. Salīdzinājumam: uz Marsu - vairākus mēnešus.

Bepi Colombo misija veiks pirmo gravitācijas palīdzību netālu no Zemes 2020. gada aprīlī. Pēc tam - divi manevri pie Veneras un seši pie Merkura. Septiņus gadus vēlāk, 2025. gada decembrī, zonde ieņems savu aprēķināto pozīciju planētas orbītā, kur tā darbosies aptuveni gadu.

"Bepi Colombo" sastāv no divām ierīcēm, ko izstrādājuši Eiropas un Japānas zinātnieki. Viņi nēsā līdzi dažādu aprīkojumu planētas attālinātai izpētei. Krievijas Zinātņu akadēmijas Kosmosa pētniecības institūtā tika izveidoti trīs spektrometri - MGNS, PHEBUS un MSASI. Viņi iegūs datus par planētas virsmas sastāvu, tās gāzes apvalku un jonosfēras esamību.

Dzelzs lāse iekšā

Dzīvsudrabs ir pētīts gadsimtiem ilgi un pat pirms mūsdienu astronomijas parādīšanās tā parametri tika aprēķināti diezgan precīzi. Taču no klasiskās mehānikas viedokļa nebija iespējams izskaidrot planētas anomālo kustību ap Sauli. Tikai 20. gadsimta sākumā tas tika darīts ar relativitātes teorijas palīdzību, ņemot vērā telpas-laika izkropļojumus zvaigznes tuvumā.

Dzīvsudraba kustība kalpoja kā pierādījums hipotēzei par Saules sistēmas paplašināšanos sakarā ar to, ka zvaigzne zaudē matēriju. Par to liecina Messenger misijas datu analīze.

Fakts, ka Merkurs atšķiras no Mēness, astronomiem bija aizdomas pat pēc tam, kad tam garām bija "Mariner 10". Pētot aparāta trajektorijas novirzi planētas gravitācijas laukā, zinātnieki secinājuši, ka tā lielais blīvums. Arī manāmais magnētiskais lauks bija apkaunojošs. Marsam un Venērai tā nav.

Šie fakti norādīja, ka dzīvsudraba iekšpusē bija daudz dzelzs, iespējams, šķidra. Gluži pretēji, virsmas fotoattēli runāja par dažām vieglām vielām, piemēram, silikātiem. Nav tādu dzelzs oksīdu kā uz Zemes.

Radās jautājums: kāpēc mazas planētas metāla kodols, kas vairāk atgādināja kāda satelītu, nesacietēja četru miljardu gadu laikā?

Messenger datu analīze parādīja, ka uz dzīvsudraba virsmas ir palielināts sēra saturs. Varbūt šis elements atrodas kodolā un neļauj tam sacietēt. Tiek pieņemts, ka šķidrums ir tikai serdes ārējais slānis, apmēram 90 kilometri, bet iekšpusē tas ir ciets. To no Merkura garozas atdala četrsimt kilometru silikātu minerāli, kas veido cietu kristālisku apvalku.

Viss dzelzs kodols aizņem 83 procentus no planētas rādiusa. Zinātnieki ir vienisprātis, ka tas ir iemesls 3:2 spin-orbitālajai rezonansei, kurai Saules sistēmā nav analogu - divos apgriezienos ap sauli planēta trīs reizes apgriežas ap savu asi.

No kurienes nāk ledus?

Dzīvsudrabu aktīvi bombardē meteorīti. Ja nav atmosfēras, vēju un lietus, reljefs paliek neskarts. Lielākais krāteris - Caloris - ar 1300 kilometru diametru izveidojās pirms aptuveni trīsarpus miljardiem gadu un joprojām ir skaidri redzams.

Trieciens, kas veidoja Caloris, bija tik spēcīgs, ka atstāja pēdas planētas pretējā pusē. Izkususi magma appludināja plašas teritorijas.

Neskatoties uz krāteriem, planētas ainava ir diezgan plakana. To veido galvenokārt izvirdušās lavas, kas vēsta par Merkura nemierīgo ģeoloģisko jaunību. Lava veido plānu silikāta garozu, kas planētas izžūšanas dēļ plīst, un uz virsmas parādās simtiem kilometru garas plaisas - lāpas.

Planētas rotācijas ass slīpums ir tāds, ka krāteru iekšpusi ziemeļu polārajā reģionā saule nekad neapgaismo. Attēlos šie apgabali izskatās neparasti spilgti, kas dod pamatu zinātniekiem aizdomām par ledus klātbūtni.

Ja tas ir ūdens ledus, tad komētas to varētu nest. Pastāv versija, ka tas ir primārais ūdens, kas saglabājies no planētu veidošanās laika no Saules sistēmas protomākona. Bet kāpēc tas līdz šim nav iztvaikojis?

Zinātnieki joprojām sliecas uz versiju, ka ledus ir saistīts ar iztvaikošanu no planētas zarnām. Regolīta slānis augšpusē novērš ātru ledus izžūšanu (sublimāciju).

Nātrija mākoņi

Ja Merkūrijā kādreiz bija pilnvērtīga atmosfēra, tad Saule to nogalināja jau sen. Bez tā planēta ir pakļauta krasām temperatūras izmaiņām: no mīnus 190 grādiem pēc Celsija līdz plus 430.

Dzīvsudrabu ieskauj ļoti reta gāzes apvalks - elementu eksosfēra, ko no virsmas izsit saules lietus un meteorīti. Tie ir hēlija, skābekļa, ūdeņraža, alumīnija, magnija, dzelzs, gaismas elementu atomi.

Nātrija atomi eksosfērā laiku pa laikam veido mākoņus, kas dzīvo vairākas dienas. Meteorītu triecieni nevar izskaidrot to būtību. Tad nātrija mākoņi tiktu novēroti ar vienādu varbūtību visā virsmā, taču tas tā nav.

Piemēram, maksimālā nātrija koncentrācija tika konstatēta 2008. gada jūlijā ar THEMIS teleskopu Kanāriju salās. Emisijas notika vidējos platuma grādos tikai dienvidu un ziemeļu puslodē.

Saskaņā ar vienu versiju nātrija atomus no virsmas izsit protonu vējš. Iespējams, ka tas uzkrājas planētas nakts pusē, veidojot sava veida rezervuāru. Rītausmā nātrijs izdalās un paceļas.

Trieciens, vēl viens sitiens

Ir desmitiem hipotēžu par Merkura izcelsmi. To skaitu pagaidām nav iespējams samazināt informācijas trūkuma dēļ. Saskaņā ar vienu versiju, proto-Mercury, kas savas pastāvēšanas sākumā bija divas reizes lielāks par pašreizējo planētu, sadūrās ar mazāku ķermeni. Datorsimulācijas liecina, ka trieciena rezultātā varēja veidoties dzelzs kodols. Katastrofa izraisīja siltumenerģijas izdalīšanos, planētas apvalka atdalīšanu, gaistošo un vieglo elementu iztvaikošanu. Alternatīvi, sadursmes gadījumā dzīvsudraba prototips varētu būt mazs ķermenis, bet lielais – proto-Venēra.

Saskaņā ar citu pieņēmumu, Saule sākotnēji bija tik karsta, ka iztvaikoja jaunā Merkura apvalku, atstājot tikai dzelzs kodolu.

Visvairāk apstiprināta ir hipotēze, ka gāzes un putekļu protomākonis, kurā nobrieduši Saules sistēmas planētu rudimenti, izrādījās neviendabīgs. Nezināmu iemeslu dēļ Saulei tuvu stāvošā vielas daļa tika bagātināta ar dzelzi, un tādējādi izveidojās Merkurs. Uz līdzīgu mehānismu liecina informācija par "superzemes" tipa eksoplanetām.

Abi Bepi Colombo satelīti riņķo orbītā. Zemes iedzīvotājiem vēl nav tehnoloģiju, lai nogādātu roveru uz Merkūriju un nolaistos uz tā virsmas. Neskatoties uz to, zinātnieki ir pārliecināti, ka misija izgaismos daudzus planētas noslēpumus un Saules sistēmas evolūciju.