Topp 5 Mercury ráðgátur sem BepiColombo mun leysa

Gullfalleg Merkúríus, grá pláneta með dreifðum gígum, meira en hálf upplýst en minna en fullt.

Með gíguðu, rykugu yfirborði sínu lítur Merkúríus mikið út fyrir tungl jarðar. Þessi mynd var fyrsta sýn - af MESSENGER -geimförum NASA árið 2008 - á hlið Mercury sem geimfar hafði aldrei séð áður. Myndin leiddi í ljós marga áður óþekkta eiginleika. Mynd í gegnum NASA/ JHAPL/ Carnegie Institution of Washington/Wikimedia Commons.


Evrópska geimferðastofnunin birti upphaflega þessa sögu 9. apríl 2020.

Hinn evrópsk-japanskiBepiColomboverkefni - hleypt af stokkunum árið 2018 og átti að koma inn á innstu plánetu sólarinnar, Merkúríus, í desember 2025 - framkvæmdi farsællega sína fyrstu flugbraut jarðar í gærkvöldi. Það notaði þyngdarafl jarðar til að breyta ferli hennar lítillega og ýtti því í átt að innstu svæðum sólkerfisins. Fyrir BepiColombo eru einu geimfarin sem heimsótt hafa Merkúríus NASASjómaður 10ogMESSENGERverkefni. Þessi verkefni leiddu miklu í ljós fyrir minnstu og innstu plánetu sólarinnar en sjáist. Þrátt fyrir að hitastig á yfirborði þess fari upp í 450 gráður á Celsíus (850 gráður Fahrenheit) virðist vatnsís vera á kvikasilfri. Plánetan virðist einnig hafa allt of stóran innri kjarna fyrir stærð sína og óvænta efnasamsetningu. Haltu áfram að lesa til að læra fimm bestu Mercury leyndardóma.


4 kúlur: 2 minni gráleit kúlur að utan, stærri gullna kúlu og blágræn kúla í miðjunni.

Samanburður á 4 jarðneskum (sem þýðir „jarðlíkar“) reikistjarna innra sólkerfis okkar: Merkúríus, Venus, jörð og Mars. Mynd í gegnum ESA.

1. Hvaðan kom Merkúríus?

Kvikasilfur er aðeins svolítið stærra en tungl jarðar og zoomar í kringum sólina á sporbaugum á 88 daga fresti. Þegar hún er næst kemst reikistjarnan aðeins í þriðjung af fjarlægð jarðar og sólar. Hefur það alltaf verið á þessum stað? Vísindamenn eru ekki svo vissir.

Gögn frá MESSENGER geimförum NASA, sem voru á braut um Merkúríus á árunum 2011 til 2015, leiddu í ljós að of mikið er af rokgjarnri frumefninu kalíum, samanborið við stöðugra geislavirkt þóríum, í efninu á yfirborði kvikasilfurs.Johannes Benkhoff, ESA BepiColombo verkefnisfræðingur, sagði:




Kalíum gufar upp mjög hratt í heitu umhverfi á meðan thorium lifir jafnvel við mjög háan hita. Plánetur sem mynduðust nær sólinni hafa því venjulega meira þórín samanborið við kalíum. Hlutfall þessara frumefna var mælt á jörðinni, Mars, tunglinu og Venus og virðist það vera í samræmi við hitastigið sem talið er að líkamarnir hafi myndast við. En á Merkúríusi sjáum við miklu meira kalíum en við áttum von á.

Í raun er hlutfall kalíums og þóríums á kvikasilfur sambærilegt og Mars, sem er mun fjarri sólinni. Johannes viðurkennir að engin fyrirmynd af reikistjörnumyndun geti skýrt þetta frávik rétt. Vísindamenn byrjuðu því að skoða möguleikann á því að Merkúríus gæti hafa myndast fjarri sólinni, um það bil eins langt og til Mars, og var hrundið nær stjörnunni við árekstur við annan stóran líkama. Öflug áhrif gætu einnig útskýrt hvers vegna Mercury er með svo stóran innri kjarna og tiltölulega þunnan ytri möttul.

Teikning listamanns á afskekktri mynd sem sýnir stóran innsta kjarna Merkúríusar.

Innri kjarni Merkúríusar virðist of stór fyrir svo litla plánetu. Mynd í gegnumÞETTA.

Kjarni Merkúríusar, um það bil 3.600 km (2250 mílur) í þvermál, situr innan við þvermál reikistjarnunnar sem er innan við 5.000 km (3.100 mílur) og er yfir 40% af rúmmáli plánetunnar. Til samanburðar er jörðin um 12.700 km í þvermál en kjarninn hennar er aðeins 1.200 km að breidd. Benkhoff sagði:


Ein kenningin er sú að þessi miklu áhrif í fortíðinni, auk þess að ýta Merkúríusi þangað sem það er í dag, hafi einnig fjarlægt megnið af skorpuefninu og skilið eftir sig þéttan kjarna með aðeins þunnt ytra lag.

Sumir benda jafnvel til þess að hinn forni kvikasilfur hafi verið dularfulli líkami sem talið er að hafi ráðist á jörðina fyrir um 4,5 milljörðum ára síðan, árekstur sem, samkvæmt sumum kenningum, skapaði mikið rusl sem leiddi til myndunar tunglsins.

Hversu mikið ljós getur BepiColombo varpað á leyndardóminn um myndun Merkúríusar? Johannes segir að tæki eins og MERTIS geislamælirinn og hitauppstreymismælirinn, MIXS myndgreiningarröntgengeislamælirinn og MGNS gamma-og neutron litrófsmælirinn muni veita nýtt innsýn í steinefnafræðilega og frumlega samsetningu yfirborðs kvikasilfurs. Með hringferð nær jörðinni en forveri hennar MESSENGER, Mercury Planetary Orbiter (MPO) ESA, annar af tveimur sporbrautum sem samanstanda af BepiColombo verkefninu, mun ímynda sér yfirborð Merkúríusar með meiri upplausn og einnig veita betri umfjöllun um suðurhvel jarðar á jörðu samanborið við MESSENGER.

Hringbrautarsýn yfir gígflöt með gula miðju gígum.

Sendiboði MESSENGER til Merkúríusar, sem var á braut um jörðina milli 2011 og 2015, uppgötvaði hvað virðist vera ís í gígum umhverfis skaut Merkúríusar. Mynd í gegnumÞETTA.


2. Er virkilega vatn á kvikasilfri?

Þar sem hitastigið á yfirborði hans nær allt að 450 ° C (840 F), myndi maður ekki búast við að finna vatn á Merkúríusi, hvað þá ís. Það kom á óvart að þegar MESSENGER leit inn í suma gígana í kringum skaut plánetunnar, sá hann hvað birtist eins og ljós sem endurkastaðist úr vatnsísmassa. Benkhoff útskýrði:

Við höfum sterkar vísbendingar um að það gæti verið vatnsís í þessum gígum, en það hefur ekki greinst beint. Með tækjunum sem við höfum á MPO, vonumst við til að geta ekki aðeins mælt vatnsinnihald beint og staðfest hvort það sé raunverulega vatn heldur einnig til að reyna að komast að því hversu mikið það er þar.

Hugmyndin um vatnsís á sviðnu plánetunni er ekki svo fráleit, bætti Benkhoff við. Kvikasilfur snýst um ás sem er hornrétt á sporbrautarplani þess. Plánetan hallast því ekki eins og jörðin. Þar af leiðandi ná sólargeislarnir, þrisvar sinnum meiri en á jörðinni, aldrei inn í skautagígana og leyfa þeim að vera stöðugt ískaldir.

Johannes vonar að með getu tækjanna MPO til að bera kennsl á nákvæma frumlagssamsetningu yfirborðs kvikasilfurs gæti vísindamenn jafnvel fengið hugmynd um hvaðan þessi ís kom í raun. Vísindamenn halda að ísinn komi sennilega ekki beint frá Merkúríusi. Uppruni þess er hins vegar annar ráðgáta. Halastjörnur eru líklegasta vatnsból jarðar en ekki er talið að margir hafi slegið Mercury áður. Benkhoff sagði:

Halastjörnur á þessu svæði eru frekar sjaldgæfar og lenda venjulega í sólinni vegna mikillar þyngdarafls. Ísinn gæti hafa komið frá smástirni sem hafa rekist á Merkúríus í gegnum þróunina. Þökk sé köldu hitastigi í skyggðu gígunum gæti ísinn hafa lifað þar í tugum milljóna ára.

Þrátt fyrir að BepiColombo gefi ekki ákveðið svar, geta ítarlegar mælingar þess á skautasvæðunum gefið vísbendingar um uppruna íss Mercury.

Einn gígur með lægðum og áferðarsvæði í því.

Lítil högg eða holur í Kertesz -gígnum á Merkúríusi. MESSENGER verkefni NASA uppgötvaði þessa áður óþekkta jarðfræðilegu eiginleika. Uppruni þeirra er enn ráðgáta. Mynd í gegnumÞETTA.

3. Er Merkúríus dauður eða lifandi?

Ólíklegt er að hýsa líf, með þurrkað, að því er virðist dauð yfirborð, Mercury hefur alltaf verið underdog af könnun sólkerfisins. Þegar MESSENGER geimfarið loksins skoðaði yfirborð reikistjörnunnar loksins, komst það hins vegar að því að það gæti verið meira að gerast á Merkúríusi en maður bjóst við.

Verkefnið fann undarlega jarðfræðilega eiginleika, óþekkta frá öðrum plánetum, sem punktuðu svæðin innan og í kringum suma gíga Merkúríusar. Þessar beyglur í yfirborðinu, eða holur, eins og vísindamennirnir kalla þær, virðast stafa af uppgufun efnis innan úr kvikasilfri. Benkhoff sagði:

Það áhugaverða er að þessar holur virðast vera nokkuð nýlegar. Svo virðist sem eitthvað rokgjarnt efni komi upp frá ytra lagi Merkúríusar og sublimist inn í nærliggjandi rými og skilji eftir sig þessa undarlegu eiginleika.

Þar sem BepiColombo mun hefja könnun sína á kvikasilfri tíu árum eftir að MESSENGER verkefninu lýkur, vona vísindamennirnir að þeir finni vísbendingar um að holurnar breytist, ýmist vaxi eða minnki. Það myndi þýða að Merkúríus er enn virk, lifandi reikistjarna en ekki dauður heimur eins og tungl jarðar. Benkhoff útskýrði:

Ef við sannum að þessar holur eru að breytast, þá væri það einn frábærasti árangur sem við gætum fengið með BepiColombo. Ferlið sem rekur sköpun þessara hola er algerlega óþekkt. Það gæti stafað af hitanum eða sólaragnir sprengja yfirborð plánetunnar. Það er eitthvað alveg nýtt og allir hlakka til að fá fleiri gögn.

4. Hvers vegna er Merkúríus svona dimmur?

Með gígnum, rykugu yfirborði sínu, gæti Merkúríus virst nokkuð svipaður náttúrulega gervihnött jarðar, tunglið. Að minnsta kosti við fyrstu sýn. Við nánari skoðun og af ástæðum sem vísindamenn skilja ekki enn virðist Mercury mun dekkri en tunglið. Plánetan endurspeglar aðeins um það bil tvo þriðju sinnum meira ljós en efni sem safnað er frá tunglinu.

MERTIS hitauppstreymi litrófsmælirinn um borð í MPO mun búa til ítarlegt kort af dreifingu steinefna á yfirborði Mercury. Með því að veita betri nákvæmni og upplausn frumefnasamsetningarinnar samanborið við MESSENGER gögnin, munu MERTIS og önnur MPO tæki hjálpa til við að svara spurningunni hvers vegna Merkúr er svo dimmt. Benkhoff sagði:

Það eru ýmsar skýringar á því hvers vegna Merkúr er eins dimmt og það er. Það er mögulegt að efnið á yfirborði þess sé svipað því sem við getum séð á öðrum plánetum en mikill hiti á Merkúríusi lætur þessi efni virðast dekkri. Það er líka möguleiki að það sem við sjáum á yfirborðinu sé grafít, sem er líka mjög dökkt. Grafítrík lag hefði getað myndast inni á plánetunni þegar það kólnaði. Sumt af þessu efni gæti hafa verið borið upp á yfirborðið við frekari þróun.

Pláneta með bogalínur sem streyma út úr henni, segulsviðið.

Segulsvið Merkúríusar og sterku ósamhverfar hlutir sem koma fram með samspili þess við sólvindinn. Mynd í gegnum ESA/ResearchGate.

5. Hvers vegna er kvikasilfur með segulsvið?

Ekki of margar plánetur hafa segulsvið. Meðal klettapláneta innra sólkerfisins eru aðeins Merkúríus og jörðin með eina. Mars var áður með segulsvið og missti það. Merkúríus virðist of lítill til að eiga einn. Samt gerir það það þó að það sé hundrað sinnum veikara en segulsvið jarðar. Vísindamenn velta því fyrir sér hvað viðhaldi þessu segulsviði þrátt fyrir líkurnar á því.

Segulsvið jarðar myndast með því að snúast fljótandi járnkjarni þess hratt. Hvað Merkúríus varðar þá héldu vísindamenn að kjarninn, vegna smæðar plánetunnar, hlyti að hafa kólnað og storknað síðan myndun reikistjörnunnar varð. Er það virkilega raunin? Johannes Benkhoff útskýrði:

Kjarni kvikasilfurs verður að vera bráðinn að hluta til að útskýra þessa segulsvið. Við getum líka mæltsjávarföllá yfirborði Merkúríusar, sem bendir til þess að það verði að vera vökvi inni í plánetunni. Þegar Merkúríus snýst um sólina og hefur samskipti við þyngdarafl hennar, búumst við við að bunga myndist og breyti stærð hennar meðan hún hreyfist um sólina.

Í mesta lagi getur þessi bunga verið allt að 14 metra há, samkvæmt sumum mati. Eftir að Mercury fylgdi ferð sinni um sólina, sem tekur plánetuna frá allt að 46 milljónum kílómetra (um 29 milljónir mílna) í allt að 70 milljónir kílómetra (43 milljónir mílna) fjarlægð frá sólinni, mun BepiColombo geta gert nákvæmar upplýsingar mælingar á breytingum á bungunni. Gögnin munu hjálpa vísindamönnum að áætla betur stærð innri fljótandi kjarna.

Segulsvið Merkúríusar virðist einnig hafa færst 400 kílómetra (248 mílur) til norðurs og er ekki miðpunktur á miðju plánetunnar eins og jarðar.

Hringbrautirnar tvær sem samanstanda af BepiColombo verkefninu, MPO ESA og Mercury Magnetospheric Orbiter (Mio) japanska flugrannsóknarstofnunarinnar (JAXA), munu rannsaka segulsvið Mercury nánar en nokkur geimfar áður og varpa ljósi á þessar vandræðalegu spurningar. Hringbrautirnar tvær munu ferðast um mismunandi svæði segulsviðs Merkúríusar og á mismunandi tímamörkum. Þeir munu mæla samtímis hvernig segulsvið breytist með tímanum og í geimnum og reyna að útskýra hvernig nálægð sólar og samspil við öfluga sólvindinn hafa áhrif á segulsviðið.

Að skilja segulsvið Mercury nánar mun einnig hjálpa stjörnufræðingum að fá frekari innsýn í hvað er að gerast inni á dularfullu plánetunni.

Niðurstaða: Efstu 5 spurningarnar um Merkúríus sem BepiColombo sendir til Merkúríus svarar. BepiColombo er væntanlegt til Mercury í desember 2025.

Í gegnum ESA