Eind oktober vertrok de BepiColombo-missie van het European Space Agency naar Mercurius, de minst onderzochte planeet in het zonnestelsel. De abnormale structuur van dit hemellichaam gaf aanleiding tot veel hypothesen over de oorsprong. Gletsjers verborgen in kraters bieden hoop op de ontdekking van sporen van leven. Welke mysteries van Mercurius-wetenschappers hopen te onthullen.
Planeet vergeten
Toen in 1975 het eerste ruimtevaartuig Mariner 10 dat naar Mercurius werd gestuurd, beelden naar de aarde zond, zagen wetenschappers het bekende "maanoppervlak", bezaaid met kraters. Hierdoor is de belangstelling voor de planeet voor een lange tijd weggevallen.
Aardse astronomie is ook niet in het voordeel van Mercurius. Vanwege de nabijheid van de zon is het moeilijk om de details van het oppervlak te onderzoeken. De Hubble Orbital Telescope mag er niet op worden gericht - zonlicht kan de optiek beschadigen.
Omzeild door Mercurius en directe observatie. Er werden slechts twee sondes naar Mars gelanceerd - enkele tientallen. De laatste expeditie eindigde in 2015 met de val van het ruimtevaartuig Messenger op het aardoppervlak na twee jaar werken in zijn baan.
Door manoeuvres - naar Mercurius
Promotie video:
Er is geen technologie op aarde om een apparaat rechtstreeks naar deze planeet te sturen - het zal onvermijdelijk in een zwaartekrachttrechter vallen die is gecreëerd door de zwaartekracht van de zon. Om dit te voorkomen, moet u het traject corrigeren en vertragen vanwege zwaartekrachtmanoeuvres - het naderen van de planeten. Hierdoor duurt de reis naar Mercurius meerdere jaren. Ter vergelijking: naar Mars - enkele maanden.
De Bepi Colombo-missie zal in april 2020 de eerste zwaartekrachtassistent nabij de aarde uitvoeren. Dan - twee manoeuvres bij Venus en zes bij Mercurius. Zeven jaar later, in december 2025, zal de sonde zijn berekende positie in de baan van de planeet innemen, waar hij ongeveer een jaar zal werken.
"Bepi Colombo" bestaat uit twee apparaten die zijn ontwikkeld door Europese en Japanse wetenschappers. Ze dragen een verscheidenheid aan apparatuur bij zich om de planeet op afstand te bestuderen. Drie spectrometers zijn gemaakt in het Space Research Institute van de Russische Academie van Wetenschappen - MGNS, PHEBUS en MSASI. Ze zullen gegevens verkrijgen over de samenstelling van het oppervlak van de planeet, zijn gasomhulsel en het bestaan van de ionosfeer.
Een druppel ijzer binnenin
Kwik wordt al eeuwen bestudeerd en zelfs vóór de komst van de moderne astronomie werden de parameters ervan vrij nauwkeurig berekend. Het was echter niet mogelijk om de abnormale beweging van de planeet rond de zon te verklaren vanuit het standpunt van de klassieke mechanica. Pas aan het begin van de 20e eeuw werd dit gedaan met behulp van de relativiteitstheorie, waarbij rekening werd gehouden met de vervorming van ruimte-tijd nabij de ster.
De beweging van Mercurius diende als bewijs van de hypothese van de uitbreiding van het zonnestelsel vanwege het feit dat de ster materie verliest. Dit wordt bewezen door de analyse van de gegevens van de Messenger-missie.
Het feit dat Mercurius verschilt van de maan, vermoedden astronomen zelfs nadat "Mariner 10" er voorbij was. Bij het bestuderen van de afwijking van het traject van het apparaat in het zwaartekrachtveld van de planeet, concludeerden wetenschappers dat het een hoge dichtheid heeft. Het merkbare magnetische veld was ook beschamend. Mars en Venus hebben het niet.
Deze feiten gaven aan dat er veel ijzer in Mercurius zat, waarschijnlijk vloeibaar. De foto's van het oppervlak spraken daarentegen van enkele lichte stoffen zoals silicaten. Er zijn geen ijzeroxiden zoals op aarde.
De vraag rees: waarom is de metalen kern van een kleine planeet, die meer doet denken aan iemands satelliet, in vier miljard jaar niet gestold?
Analyse van de Messenger-gegevens toonde aan dat er een verhoogd zwavelgehalte op het oppervlak van Mercury is. Misschien is dit element aanwezig in de kern en verhindert het stollen. Aangenomen wordt dat de vloeistof slechts de buitenste laag van de kern is, ongeveer 90 kilometer, maar van binnen vast is. Het is gescheiden van de Mercuriaanse korst door vierhonderd kilometer silicaatmineralen die een vaste kristallijne mantel vormen.
De hele ijzeren kern beslaat 83 procent van de straal van de planeet. Wetenschappers zijn het erover eens dat dit de reden is voor de 3: 2 spin-orbitale resonantie die geen analogen heeft in het zonnestelsel - voor twee omwentelingen rond de zon draait de planeet drie keer om zijn as.
De passage van Mercurius over de zonneschijf op 9 mei 2016.
Waar komt het ijs vandaan?
Kwik wordt actief gebombardeerd door meteorieten. Bij afwezigheid van sfeer, wind en regen blijft het reliëf intact. De grootste krater - Caloris - met een diameter van 1.300 kilometer, werd zo'n 3,5 miljard jaar geleden gevormd en is nog steeds duidelijk zichtbaar.
De slag die Caloris vormde, was zo krachtig dat hij sporen achterliet aan de andere kant van de planeet. Gesmolten magma overstroomde uitgestrekte gebieden.
Ondanks de kraters is het landschap van de planeet redelijk vlak. Het wordt voornamelijk gevormd door de uitbarstende lava, wat spreekt van de turbulente geologische jeugd van Mercurius. Lava vormt een dunne silicaatkorst, die barst door het uitdrogen van de planeet, en er verschijnen scheuren op het oppervlak van honderden kilometers lang - scherven.
De kanteling van de rotatieas van de planeet is zodanig dat het inwendige van de kraters in het noordpoolgebied nooit door de zon wordt verlicht. Op de afbeeldingen zien deze gebieden er ongewoon helder uit, wat voor wetenschappers reden is om de aanwezigheid van ijs daar te vermoeden.
Als het waterijs is, kunnen kometen het dragen. Er is een versie dat dit primair water is, dat overbleef vanaf de tijd van de vorming van planeten uit de proto-wolk van het zonnestelsel. Maar waarom is het tot nu toe niet verdampt?
Wetenschappers zijn nog steeds geneigd tot de versie dat ijs wordt geassocieerd met verdamping vanuit het binnenste van de planeet. De regolith-laag bovenop laat geen snelle droging (sublimatie) van ijs toe.
Caloris Crater, of de Sea of Heat, - een van de grootste shock-landvormen ter wereld.
Natriumwolken
Als Mercurius ooit een volwaardige atmosfeer had, dan heeft de zon het lang geleden gedood. Zonder dit is de planeet onderhevig aan scherpe temperatuurveranderingen: van minus 190 graden Celsius tot plus 430.
Mercurius is omgeven door een zeer ijle gasomhulling - een exosfeer van elementen die door zonnestromen en meteorieten van het oppervlak zijn geslagen. Dit zijn atomen van helium, zuurstof, waterstof, aluminium, magnesium, ijzer, lichte elementen.
Natriumatomen vormen van tijd tot tijd wolken in de exosfeer, die meerdere dagen leven. Meteorietaanvallen kunnen hun aard niet verklaren. Dan zouden natriumwolken met gelijke waarschijnlijkheid over het hele oppervlak worden waargenomen, maar dit is niet het geval.
Zo werd in juli 2008 met de THEMIS-telescoop op de Canarische Eilanden een piek in natriumconcentratie gevonden. Emissies vonden alleen plaats op de middelste breedtegraden op het zuidelijk en noordelijk halfrond.
Volgens één versie worden natriumatomen door een protonenwind uit het oppervlak geslagen. Het is mogelijk dat het zich ophoopt aan de nachtkant van de planeet, waardoor een soort reservoir ontstaat. Bij zonsopgang komt natrium vrij en stijgt.
Blaas, nog een klap
Er zijn tientallen hypothesen over de oorsprong van Mercurius. Het is nog steeds onmogelijk om hun aantal te verminderen vanwege een gebrek aan informatie. Volgens één versie kwam proto-Mercurius, die aan het begin van zijn bestaan twee keer zo groot was als de huidige planeet, in botsing met een kleiner lichaam. Computersimulaties laten zien dat er door de inslag een ijzeren kern kan zijn ontstaan. De catastrofe leidde tot het vrijkomen van thermische energie, de scheiding van de mantel van de planeet, de verdamping van vluchtige en lichte elementen. Als alternatief zou proto-Mercurius bij een botsing een klein lichaam kunnen zijn, en een groot was proto-Venus.
Volgens een andere aanname was de zon aanvankelijk zo heet dat hij de mantel van de jonge Mercurius verdampte, waardoor er alleen een ijzeren kern overbleef.
Het meest bevestigd is de hypothese dat de protowolk van gas en stof, waarin de eerste beginselen van de planeten van het zonnestelsel volgroeid waren, heterogeen bleek te zijn. Om onbekende redenen werd het deel van de substantie dicht bij de zon verrijkt met ijzer, en zo werd Mercurius gevormd. Een soortgelijk mechanisme wordt aangegeven door informatie over exoplaneten van het "superaarde" -type.
Beide Bepi Colombo-voertuigen draaien in een baan om de aarde. Aardbewoners hebben nog niet de technologie die een rover naar Mercurius kan brengen en op zijn oppervlak kan landen. Desalniettemin zijn wetenschappers ervan overtuigd dat de missie licht zal werpen op veel van de mysteries van de planeet en de evolutie van het zonnestelsel.
Twee apparaten “ Bepi Colombo ” naderende Mercurius.
Tatiana Pichugina
