Hämmastav Merkuur. Taevanaabri päritolu teooriad

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Oktoobri lõpus suundus Euroopa Kosmoseagentuuri missioon BepiColombo Päikesesüsteemi kõige vähem uuritud planeedile Merkuurile. Selle taevakeha ebanormaalne ehitus on tekitanud palju hüpoteese päritolu kohta. Kraatrites peituvad liustikud annavad lootust elujälgede avastamiseks. Milliseid Merkuuri saladusi loodavad teadlased paljastada?

Unustatud planeet

Kui esimene Merkuurile saadetud kosmoselaev Mariner 10 1975. aastal Maale pilte edastas, nägid teadlased tuttavat "Kuu" pinda, mis oli täis kraatreid. Seetõttu suri huvi planeedi vastu pikaks ajaks.

Maapealne astronoomia ei soosi ka Merkuuri. Päikese läheduse tõttu on pinna detaile raske uurida. Hubble'i orbitaalteleskoopi ei tohi sellele suunata – päikesevalgus võib optikat kahjustada.

Merkuuri ja otsese vaatluse poolt möödaminnes. Sellele, Marsile, saadeti vaid kaks sondi - mitukümmend. Viimane ekspeditsioon lõppes 2015. aastal Messengeri kosmoseaparaadi kukkumisega planeedi pinnale pärast kaheaastast tööd selle orbiidil.

Läbi manöövrite – Merkuurile

Maal puudub tehnoloogia, mis aparatuuri otse sellele planeedile saata – see kukub paratamatult Päikese gravitatsioonijõu poolt tekitatud gravitatsioonilehtrisse. Selle vältimiseks tuleb korrigeerida trajektoori ja aeglustada gravitatsioonimanöövrite tõttu – planeetidele lähenedes. Seetõttu võtab teekond Merkuurini mitu aastat. Võrdluseks: Marsile - mitu kuud.

Bepi Colombo missioon viib 2020. aasta aprillis läbi esimese gravitatsiooniabi Maa lähedal. Seejärel – kaks manöövrit Veenuse ja kuus Merkuuri juures. Seitse aastat hiljem, 2025. aasta detsembris, võtab sond oma arvutusliku asukoha planeedi orbiidil, kus see töötab umbes aasta.

"Bepi Colombo" koosneb kahest seadmest, mille on välja töötanud Euroopa ja Jaapani teadlased. Nad kannavad endaga kaasas mitmesuguseid seadmeid planeedi kaugõppeks. Venemaa Teaduste Akadeemia Kosmoseuuringute Instituudis loodi kolm spektromeetrit – MGNS, PHEBUS ja MSASI. Nad saavad andmeid planeedi pinna koostise, selle gaasiümbrise ja ionosfääri olemasolu kohta.

Tilk rauda sees

Elavhõbedat on uuritud sajandeid ja juba enne kaasaegse astronoomia tulekut arvutati selle parameetreid üsna täpselt. Planeeti anomaalset liikumist ümber Päikese ei olnud aga klassikalise mehaanika seisukohalt võimalik seletada. Alles 20. sajandi alguses tehti seda relatiivsusteooria abil, võttes arvesse aegruumi moonutusi tähe lähedal.

Merkuuri liikumine oli tõestuseks hüpoteesile Päikesesüsteemi paisumise kohta, kuna täht on kaotamas ainet. Seda tõendab Messengeri missiooni andmete analüüs.

Asjaolu, et Merkuur erineb Kuust, kahtlustasid astronoomid isegi pärast "Mariner 10" möödumist sellest. Uurides aparaadi trajektoori kõrvalekallet planeedi gravitatsiooniväljas, jõudsid teadlased järeldusele, et selle suur tihedus. Piinlik oli ka märgatav magnetväli. Marsil ja Veenusel seda pole.

Need faktid näitasid, et Merkuuri sees oli palju rauda, tõenäoliselt vedelat. Pinna fotod, vastupidi, rääkisid mõningatest kergetest ainetest, näiteks silikaatidest. Pole olemas selliseid raudoksiide nagu Maal.

Tekkis küsimus: miks ei tahkunud väikese planeedi metalltuum, mis meenutas rohkem kellegi satelliiti, nelja miljardi aastaga?

Messengeri andmete analüüs näitas, et Merkuuri pinnal on suurenenud väävlisisaldus. Võib-olla on see element südamikus olemas ja ei lase sellel tahkuda. Eeldatakse, et vedelik on ainult südamiku välimine kiht, umbes 90 kilomeetrit, kuid sees on see tahke. Seda eraldab Merkuuri maakoorest nelisada kilomeetrit silikaatmineraale, mis moodustavad tahke kristalse vahevöö.

Kogu raudtuum hõivab 83 protsenti planeedi raadiusest. Teadlased nõustuvad, et see on 3:2 spin-orbitaalresonantsi põhjus, millel pole Päikesesüsteemis analooge – kahe pöördega ümber päikese pöörab planeet kolm korda ümber oma telje.

Kust tuleb jää?

Elavhõbedat pommitavad aktiivselt meteoriidid. Atmosfääri, tuulte ja vihmade puudumisel jääb reljeef puutumata. Suurim 1300-kilomeetrise läbimõõduga kraater – Caloris – tekkis umbes kolm ja pool miljardit aastat tagasi ning on siiani selgelt nähtav.

Calorise moodustanud löök oli nii võimas, et jättis jäljed planeedi vastasküljele. Sulanud magma ujutas üle tohutud alad.

Vaatamata kraatritele on planeedi maastik üsna tasane. Selle moodustavad peamiselt pursanud laavad, mis kõneleb Merkuuri rahutu geoloogilise nooruse kohta. Laava moodustab õhukese silikaatkooriku, mis planeedi kuivamise tõttu puruneb ja pinnale tekivad sadade kilomeetrite pikkused praod - armid.

Planeedi pöörlemistelje kalle on selline, et põhjapolaarpiirkonnas asuvate kraatrite sisemust päike kunagi ei valgusta. Piltidel paistavad need alad ebatavaliselt heledad, mis annab teadlastel põhjust kahtlustada seal jää olemasolu.

Kui see on vesijää, võivad komeedid seda kanda. On olemas versioon, et see on primaarne vesi, mis jäi planeetide moodustumise ajast päikesesüsteemi protopilvest. Aga miks pole see siiani aurustunud?

Teadlased kalduvad endiselt versioonile, et jääd seostatakse planeedi soolestikust aurustumisega. Peal olev regoliidikiht takistab jää kiiret kuivamist (sublimatsiooni).

Naatriumpilved

Kui Merkuuril oli kunagi täisväärtuslik atmosfäär, siis Päike tappis selle juba ammu. Ilma selleta on planeedil teravad temperatuurimuutused: miinus 190 kraadi Celsiuse järgi pluss 430 kraadini.

Elavhõbedat ümbritseb väga haruldane gaasiümbris – elementide eksosfäär, mille päikesesadu ja meteoriidid on pinnalt välja löönud. Need on heeliumi, hapniku, vesiniku, alumiiniumi, magneesiumi, raua, kergete elementide aatomid.

Naatriumi aatomid moodustavad eksosfääris aeg-ajalt pilvi, mis elavad mitu päeva. Meteoriidi tabamused ei suuda nende olemust seletada. Siis täheldatakse naatriumpilvi võrdse tõenäosusega kogu pinnal, kuid see pole nii.

Näiteks naatriumi tippkontsentratsioon leiti 2008. aasta juulis teleskoobiga THEMIS Kanaari saartelt. Emissioon toimus keskmistel laiuskraadidel ainult lõuna- ja põhjapoolkeral.

Ühe versiooni kohaselt lööb prootontuule abil naatriumi aatomid pinnalt välja. Võimalik, et see koguneb planeedi ööküljele, luues omamoodi veehoidla. Koidikul vabaneb naatrium ja tõuseb.

Löök, veel üks löök

Merkuuri päritolu kohta on kümneid hüpoteese. Nende arvu pole infopuudusel veel võimalik vähendada. Ühe versiooni kohaselt põrkas proto-Merkuur, mis oma eksisteerimise alguses oli praegusest planeedist kaks korda suurem, kokku väiksema kehaga. Arvutisimulatsioonid näitavad, et löögi tagajärjel võis tekkida raudsüdamik. Katastroof tõi kaasa soojusenergia vabanemise, planeedi vahevöö eraldumise, lenduvate ja kergete elementide aurustumise. Teise võimalusena võib kokkupõrke korral proto-Merkuur olla väike keha ja suur oli proto-Veenus.

Teise oletuse kohaselt oli Päike alguses nii kuum, et aurustas noore Merkuuri vahevöö, jättes alles vaid raudse tuuma.

Enim kinnitust leiab hüpotees, et gaasi ja tolmu protopilv, milles küpsesid Päikesesüsteemi planeetide alged, osutus heterogeenseks. Teadmata põhjustel rikastus aine Päikesele lähedane osa rauaga ja nii tekkis Merkuur. Sarnasele mehhanismile viitab teave "super-maa" tüüpi eksoplaneetide kohta.

Mõlemad Bepi Colombo satelliidid tiirlevad orbiidil. Maalastel ei ole veel tehnoloogiat, et viia kulgur Merkuurile ja maanduda selle pinnale. Sellegipoolest on teadlased kindlad, et missioon heidab valgust paljudele planeedi saladustele ja päikesesüsteemi arengule.