Verbazingwekkende Mercurius. Theorieën over de oorsprong van de hemelse buur

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Eind oktober ging de BepiColombo-missie van de European Space Agency naar Mercurius, de minst onderzochte planeet in het zonnestelsel. De abnormale structuur van dit hemellichaam heeft aanleiding gegeven tot veel hypothesen over de oorsprong. Gletsjers verborgen in kraters geven hoop op de ontdekking van sporen van leven. Welke mysteries van Mercurius hopen wetenschappers te ontdekken?

vergeten planeet

Toen het eerste Mariner 10-ruimtevaartuig dat naar Mercurius werd gestuurd in 1975 beelden naar de aarde zond, zagen wetenschappers het bekende "maan"-oppervlak, bezaaid met kraters. Hierdoor stierf de interesse in de planeet lange tijd weg.

Terrestrische astronomie is ook niet gunstig voor Mercurius. Vanwege de nabijheid van de zon is het moeilijk om de details van het oppervlak te onderzoeken. De Hubble-orbitaaltelescoop mag er niet op worden gericht - zonlicht kan de optiek beschadigen.

Omzeild door Mercurius en directe observatie. Er werden slechts twee sondes naartoe gelanceerd, naar Mars - enkele tientallen. De laatste expeditie eindigde in 2015 met de val van het ruimtevaartuig Messenger op het aardoppervlak na twee jaar werk in zijn baan.

Door manoeuvres - naar Mercurius

Er is geen technologie op aarde om een apparaat rechtstreeks naar deze planeet te sturen - het zal onvermijdelijk in een zwaartekrachttrechter vallen die wordt gecreëerd door de zwaartekracht van de zon. Om dit te voorkomen, moet je 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 zwaartekrachthulp in de buurt van de aarde uitvoeren. Dan - twee manoeuvres bij Venus en zes bij Mercurius. Zeven jaar later, in december 2025, zal de sonde zijn berekende positie innemen in de baan van de planeet, 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 werden 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, de gasomhulling en het bestaan van de ionosfeer.

Een druppel ijzer erin

Mercurius wordt al eeuwenlang 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 oogpunt van klassieke mechanica. Pas aan het begin van de 20e eeuw gebeurde dit met behulp van de relativiteitstheorie, rekening houdend met de vervorming van ruimte-tijd nabij de ster.

De beweging van Mercurius diende als bewijs voor de hypothese van de expansie van het zonnestelsel vanwege het feit dat de ster materie verliest. Dit blijkt uit de analyse van de missiegegevens van Messenger.

Het feit dat Mercurius anders is dan de maan, vermoedden astronomen zelfs na de passage van "Mariner 10" erlangs. Bij het bestuderen van de afwijking van het traject van het apparaat in het zwaartekrachtveld van de planeet, hebben wetenschappers geconcludeerd 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, niet gestold in vier miljard jaar?

Analyse van de Messenger-gegevens toonde aan dat er een verhoogd zwavelgehalte is op het oppervlak van Mercurius. Misschien is dit element aanwezig in de kern en laat het niet stollen. Aangenomen wordt dat de vloeistof alleen de buitenste laag van de kern is, ongeveer 90 kilometer, maar van binnen is het vast. Het wordt van de Mercuriuskorst gescheiden 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 - in twee omwentelingen rond de zon draait de planeet drie keer om zijn as.

Waar komt het ijs vandaan?

Mercurius wordt actief gebombardeerd door meteorieten. Bij afwezigheid van atmosfeer, wind en regen blijft het reliëf intact. De grootste krater - Caloris - met een diameter van 1300 kilometer werd zo'n drieënhalf 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 grote gebieden.

Ondanks de kraters is het landschap van de planeet redelijk vlak. Het wordt voornamelijk gevormd door uitbarstende lava, wat spreekt van de turbulente geologische jeugd van Mercurius. Lava vormt een dunne silicaatkorst, die barst als gevolg van het uitdrogen van de planeet, en honderden kilometers lange scheuren verschijnen aan de oppervlakte - steile hellingen.

De helling van de rotatieas van de planeet is zodanig dat de binnenkant van kraters in het noordpoolgebied nooit door de zon wordt verlicht. Op de afbeeldingen zien deze gebieden er ongewoon helder uit, wat wetenschappers reden geeft 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 uit de tijd van de vorming van planeten uit de protowolk 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 uit de ingewanden van de planeet. De regolietlaag bovenop voorkomt snelle droging (sublimatie) van ijs.

Natriumwolken

Als Mercurius ooit een volwaardige atmosfeer had, dan heeft de zon die lang geleden gedood. Zonder dit is de planeet onderhevig aan scherpe temperatuurveranderingen: van min 190 graden Celsius tot plus 430.

Mercurius is omgeven door een zeer ijle gasomhulling - een exosfeer van elementen die door zonneregens en meteorieten uit 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. Meteorietinslagen kunnen hun aard niet verklaren. Dan zouden natriumwolken met gelijke waarschijnlijkheid over het hele oppervlak worden waargenomen, maar dit is niet het geval.

De maximale natriumconcentratie werd bijvoorbeeld in juli 2008 gevonden met de THEMIS-telescoop op de Canarische Eilanden. Alleen op het zuidelijk en noordelijk halfrond vonden emissies plaats op de middelste breedtegraden.

Volgens één versie worden natriumatomen door een protonenwind uit het oppervlak geslagen. Het is mogelijk dat het zich ophoopt aan de nachtzijde van de planeet, waardoor een soort reservoir ontstaat. Bij zonsopgang komt natrium vrij en stijgt.

Klap, nog een klap

Er zijn tientallen hypothesen over de oorsprong van Mercurius. Het is nog niet mogelijk om hun aantal te verminderen wegens gebrek aan informatie. Volgens één versie botste proto-Mercurius, dat aan het begin van zijn bestaan twee keer zo groot was als de huidige planeet, met een kleiner lichaam. Computersimulaties laten zien dat er zich door de inslag een ijzeren kern had kunnen vormen. De catastrofe leidde tot het vrijkomen van thermische energie, het losraken van de aardmantel, de verdamping van vluchtige en lichte elementen. Als alternatief zou proto-Mercury bij een botsing een klein lichaam kunnen zijn, en een groot was proto-Venus.

Volgens een andere veronderstelling was de zon aanvankelijk zo heet dat hij de mantel van het jonge Mercurius verdampte, waardoor alleen een ijzeren kern overbleef.

De meest bevestigde is de hypothese dat de protowolk van gas en stof, waarin de beginselen van de planeten van het zonnestelsel tot rijping kwamen, heterogeen bleek te zijn. Om onbekende redenen werd het deel van de stof dicht bij de zon verrijkt met ijzer, en zo werd Mercurius gevormd. Een soortgelijk mechanisme wordt aangegeven door informatie over exoplaneten van het type "superaarde".

Beide Bepi Colombo-satellieten draaien in een baan om de aarde. Aardbewoners hebben nog niet de technologie om een rover naar Mercurius te brengen en op het oppervlak te 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.