Úžasný Merkúr. Teórie pôvodu nebeského suseda

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Koncom októbra zamierila misia BepiColombo Európskej vesmírnej agentúry k Merkúru, najmenej preskúmanej planéte slnečnej sústavy. Abnormálna štruktúra tohto nebeského telesa dala podnet k mnohým hypotézam o pôvode. Ľadovce ukryté v kráteroch dávajú nádej na objavenie stôp života. Aké záhady Merkúra chcú vedci odhaliť?

Zabudnutá planéta

Keď prvá kozmická loď Mariner 10 vyslaná k Merkúru v roku 1975 odoslala snímky na Zem, vedci videli známy „mesačný“povrch posiaty krátermi. Z tohto dôvodu záujem o planétu na dlhú dobu vymrel.

Pozemská astronómia tiež nepraje Merkúru. Kvôli blízkosti Slnka je ťažké preskúmať detaily povrchu. Hubblov orbitálny ďalekohľad naň nesmie byť namierený – slnečné svetlo môže poškodiť optiku.

Obchádzaný Merkúrom a priamym pozorovaním. Vypustili k nemu len dve sondy, na Mars - niekoľko desiatok. Posledná expedícia sa skončila v roku 2015 pádom kozmickej lode Messenger na povrch planéty po dvoch rokoch práce na jej obežnej dráhe.

Cez manévre - k Merkúru

Na Zemi neexistuje žiadna technológia, ktorá by na túto planétu poslala prístroj priamo – nevyhnutne spadne do gravitačného lievika vytvoreného gravitačnou silou Slnka. Aby ste sa tomu vyhli, musíte korigovať trajektóriu a spomaliť kvôli gravitačným manévrom – približovaniu sa k planétam. Z tohto dôvodu trvá cesta k Merkúru niekoľko rokov. Pre porovnanie: na Mars - niekoľko mesiacov.

Misia Bepi Colombo uskutoční prvú gravitačnú asistenciu blízko Zeme v apríli 2020. Potom - dva manévre pri Venuši a šesť pri Merkúre. O sedem rokov neskôr, v decembri 2025, zaujme sonda vypočítanú polohu na obežnej dráhe planéty, kde bude pôsobiť približne rok.

"Bepi Colombo" pozostáva z dvoch zariadení vyvinutých európskymi a japonskými vedcami. Nosia so sebou rôzne vybavenie na diaľkové štúdium planéty. V Ústave kozmického výskumu Ruskej akadémie vied boli vytvorené tri spektrometre – MGNS, PHEBUS a MSASI. Získajú údaje o zložení povrchu planéty, jej plynovom obale a existencii ionosféry.

Vo vnútri kvapka železa

Merkúr bol skúmaný po stáročia a ešte pred príchodom modernej astronómie boli jeho parametre vypočítané pomerne presne. Anomálny pohyb planéty okolo Slnka sa však z pohľadu klasickej mechaniky nepodarilo vysvetliť. Až na začiatku 20. storočia sa to podarilo pomocou teórie relativity s prihliadnutím na skreslenie časopriestoru v blízkosti hviezdy.

Pohyb Merkúra slúžil ako dôkaz hypotézy o expanzii slnečnej sústavy v dôsledku toho, že hviezda stráca hmotu. Dokazuje to analýza údajov misie Messenger.

Skutočnosť, že Merkúr sa líši od Mesiaca, astronómovia tušili aj po prechode lode „Mariner 10“okolo neho. Štúdiom odchýlky trajektórie aparátu v gravitačnom poli planéty vedci dospeli k záveru, že jeho vysoká hustota. Rozpačité bolo aj citeľné magnetické pole. Mars a Venuša ho nemajú.

Tieto skutočnosti naznačovali, že vo vnútri Merkúra bolo veľa železa, pravdepodobne tekutého. Fotografie povrchu, naopak, hovorili o niektorých ľahkých látkach, ako sú silikáty. Neexistujú žiadne oxidy železa ako na Zemi.

Vyvstala otázka: prečo kovové jadro malej planéty, pripomínajúcej skôr niečí satelit, nestuhlo za štyri miliardy rokov?

Analýza údajov Messengera ukázala, že na povrchu Merkúra je zvýšený obsah síry. Možno je tento prvok prítomný v jadre a nedovoľuje mu stuhnúť. Predpokladá sa, že kvapalina je len vonkajšia vrstva jadra, asi 90 kilometrov, ale vo vnútri je pevná. Od ortuťovej kôry ju oddeľuje štyristo kilometrov silikátových minerálov, ktoré tvoria pevný kryštalický plášť.

Celé železné jadro zaberá 83 percent polomeru planéty. Vedci sa zhodujú, že to je dôvod spin-orbitálnej rezonancie 3:2, ktorá nemá v slnečnej sústave obdoby – pri dvoch otáčkach okolo Slnka sa planéta trikrát otočí okolo svojej osi.

Odkiaľ pochádza ľad?

Ortuť je aktívne bombardovaná meteoritmi. Pri absencii atmosféry, vetra a dažďov zostáva reliéf nedotknutý. Najväčší kráter – Caloris – s priemerom 1300 kilometrov vznikol asi pred tri a pol miliardami rokov a dodnes je dobre viditeľný.

Úder, ktorý vytvoril Caloris, bol taký silný, že zanechal stopy na opačnej strane planéty. Roztavená magma zaplavila rozsiahle územia.

Napriek kráterom je krajina planéty pomerne plochá. Tvoria ho najmä vyvreté lávy, čo hovorí o búrlivej geologickej mladosti Merkúra. Láva tvorí tenkú kremičitanovú kôru, ktorá vysychaním planéty praská a na povrchu vznikajú trhliny dlhé stovky kilometrov – škarpy.

Sklon osi rotácie planéty je taký, že vnútro kráterov v severnej polárnej oblasti nie je nikdy osvetlené slnkom. Na obrázkoch tieto oblasti vyzerajú nezvyčajne svetlé, čo dáva vedcom dôvod domnievať sa, že sa tam nachádza ľad.

Ak je to vodný ľad, potom by ho mohli niesť kométy. Existuje verzia, že ide o primárnu vodu, ktorá zostala z čias vzniku planét z proto-oblaku slnečnej sústavy. Prečo sa to však doteraz nevyparilo?

Vedci sa stále prikláňajú k verzii, že ľad súvisí s vyparovaním z útrob planéty. Regolitová vrstva na vrchu zabraňuje rýchlemu vysychaniu (sublimácii) ľadu.

Sodíkové oblaky

Ak mal Merkúr kedysi plnohodnotnú atmosféru, tak Slnko ju už dávno zabilo. Bez nej je planéta vystavená prudkým zmenám teploty: od mínus 190 stupňov Celzia po plus 430.

Ortuť je obklopená veľmi riedkym plynovým obalom - exosférou prvkov vyrazených z povrchu slnečnými rojmi a meteoritmi. Sú to atómy hélia, kyslíka, vodíka, hliníka, horčíka, železa, ľahkých prvkov.

Atómy sodíka z času na čas tvoria v exosfére oblaky, ktoré žijú niekoľko dní. Údery meteoritov nedokážu vysvetliť ich povahu. Potom by sa sodíkové oblaky pozorovali s rovnakou pravdepodobnosťou na celom povrchu, ale nie je to tak.

Napríklad maximálna koncentrácia sodíka bola nájdená v júli 2008 teleskopom THEMIS na Kanárskych ostrovoch. Emisie sa vyskytli v stredných zemepisných šírkach len na južnej a severnej pologuli.

Podľa jednej verzie sú atómy sodíka vyrazené z povrchu protónovým vetrom. Je možné, že sa hromadí na nočnej strane planéty a vytvára akýsi rezervoár. Za úsvitu sa sodík uvoľňuje a stúpa.

Úder, ďalší úder

Existujú desiatky hypotéz o pôvode Merkúra. Znížiť ich počet pre nedostatok informácií zatiaľ nie je možné. Podľa jednej verzie sa proto-Merkúr, ktorý bol na začiatku svojej existencie dvakrát väčší ako súčasná planéta, zrazil s menším telesom. Počítačové simulácie ukazujú, že v dôsledku nárazu mohlo vzniknúť železné jadro. Katastrofa viedla k uvoľneniu tepelnej energie, oddeleniu plášťa planéty, vyparovaniu prchavých a ľahkých prvkov. Alternatívne pri zrážke mohol byť proto-Merkúr malé teleso a veľké bolo proto-Venuša.

Podľa iného predpokladu bolo Slnko spočiatku také horúce, že vyparilo plášť mladého Merkúra a zostalo len železné jadro.

Najviac potvrdená je hypotéza, že proto-oblak plynu a prachu, v ktorom dozrievali rudimenty planét slnečnej sústavy, sa ukázal ako heterogénny. Z neznámych príčin bola časť látky v blízkosti Slnka obohatená o železo a tak vznikol Merkúr. Podobný mechanizmus naznačujú aj informácie o exoplanétach typu „super-zem“.

Oba satelity Bepi Colombo obiehajú. Pozemšťania zatiaľ nemajú technológiu, aby dopravili rover k Merkúru a pristáli na jeho povrchu. Napriek tomu sú vedci presvedčení, že misia objasní mnohé záhady planéty a vývoj slnečnej sústavy.