Bez kategorii

Wrzesień dla Merkurego

03/09/2011

405 Wyświetlenia

0 Komentarze

13 minut czytania

Najmniejsza planeta Układu Słonecznego jest zarazem najtrudniejsza do obserwacji i badań. Dlaczego?

Pierwsza połowa września to dobry czas na obserwację Merkurego. Nie jest łatwe, bo ta najbliższa Słońcu planeta nigdy nie oddala się od niego bardziej niż na 28 stopni, a więc nie wychodzi z blasku na tło nieba. Gadają, że nawet Kopernik nigdy go nie widział. Tymczasem właśnie dziś 3 września około godziny 8:00 rano naszego czasu (jak większość moich materiałów, tak i ten piszę nocą) Merkury znajdzie się w maksymalnej elongacji zachodniej, czyli w pozycji największego oddalenia swej orbity od Słońca. Pojawi się już na godzinę przed wschodem Słońca prawie 10 stopni nad wschodnim horyzontem i świecić będzie nawet trochę jaśniej niż najjaśniejsze z gwiazd – Wega, Arktur czy Capella. Dobre warunki do jego obserwacji będą istniały jeszcze przez dwa tygodnie, najlepsze bodaj 5 września, ale potem już go nie zobaczymy. Nawet miłośnicy astrologii twierdzą, że kiedy Posłaniec Bogów, jak tę planetę nazywają, schodzi do odległości kątowej od Słońca poniżej 8,5 stopnia traci swe właściwości i oddziaływanie.

Ogladać go jednak będzie z bliska sonda kosmiczna Messenger (czyli także Posłaniec, tyle że ludzki), która 18 marca 2011 usiadła mu na orbicie. Jest to jak dotąd bodaj najdziwniejsza i najbardziej zawiła misja kosmiczna NASA, wysłana specjalnie dla dokładnego zbadania najmniejszej planety Układu Słonecznego. Sam statek kosmiczny wystrzelono już w roku 2004, ale musiał on zawiłym slalomem okrążyć Ziemię raz, Wenus dwa razy, a Merkurego trzy razy. Badanie planet z bliska jest bowiem także poważnym wyzwaniem inżynierskim. Im bliżej Słońca tym silniej taki statek jest przyciągany i tym bardziej przyspiesza. Aby wytracać niepożądaną prędkość, musi kluczyć, siadać na orbitach i ustawiać się w polu przyciągania innych planet, co jest tym trudniejsze im bardziej ma je za plecami, a Słońce przed sobą. Dlatego trwało to tyle lat i wymagało aż sześciu bliskich nalotów i otarć o Merkurego zanim Messenger wpasował się dokładnie w jego orbitę. Poprzednio tylko raz przemknęła tamtędy sonda Mariner 10 w 1974 roku.

Mimo, że tak trudno tam dolecieć i osiąść, Merkury jest dla astronomów kulką bardzo apetyczną. Od czasu wielkiej reklasyfikacji obiektów astronomicznych w roku 2006, kiedy to mniejszy od niego Pluton stracił status planety, Merkury został uznany za ciało szczególnie intrygujące. Nie tylko jest najbliższą Słońcu i najmniejszą z planet, ale też ma ogromną gęstość, najstarszą skorupę i doświadcza największych amplitud temperatur dobowych. Mówimy tu, rzecz jasna, o dobie na Merkurym, która trwa, o dziwo, aż 58,7 ziemskiego dnia, czyli prawie 2/3 roku na tamtej planecie. Krążąc wokół Słońca w odległości 57,91 mln km, czyli mniej więcej w połowie drogi między Słońcem a Ziemią, Merkury potrzebuje tylko 88 dni na pełne okrążenie Naszej Gwiazdy, co dla każdej planety nazywamy rokiem. To właśnie ta bliskość Słońca i jego silne przyciąganie jest powodem spowolnienia ruchu wirowego wokół własnej osi i dlatego doba na Merkurym tak długo się wlecze. Oznacza to zarazem, że każde miejsce na jego powierzchni jest nieprzerwanie przez pół tej tak długiej doby oświetlane i nagrzewane do +430*C, a następnie przez drugie pół doby stygnie do –170*C.

Niewielka masa tej planety (tylko 5,6% masy Ziemi) a więc i słabe przyciąganie sprawia, że Merkury nie może utrzymać wokół siebie ani księżyca ani nawet atmosfery. A ponieważ nie ma atmosfery i obraz powierzchni jest czysty, już przemknięcie Marinera 10 pozwoliło na jej sfotografowanie i sporządzenie mapy dla 45% powierzchni naszego malucha. Trzy naloty Messengera pozwoliły te informacje uzupełnić i dziś dysponujemy już pełną mapą powierzchni planety. Jest to krajobraz bardzo podobny do ziemskiego Księżyca, pełen jasnych i ciemnych plam, kraterów, równin i długich na setki km spieczonych grzebieni górskich lub skarp, podobnych do zmarszczek na kurczącej się bryłce żywicy. Prawdopodobnie uformowały się one miliardy lat temu, gdy powierzchnia planety też stygła w skurczach. Kratery są dwojakiego pochodzenia – albo, tak jak na Księżycu, są to blizny po uderzeniach meteorytów, albo, tak jak wiekszość na Ziemi, są to usta wulkanów. Najbardziej charakterystyczny jest krater na półkuli północnej zwany Równiną Upału (Caloris Basin) o średnicy 1400 km, będący śladem po uderzeniu potężnego meteorytu 3,8 mld lat temu. Merkury oberwał wtedy tak silnie, że dookoła krateru wypiętrzył się podwójny pierścień gór o średnicy 1600 km. Również po drugiej stronie planety, na południowym biegunie są góry wysokie na 1500 m. Prawdopodobnie również wypiętrzyło je uderzenie wielkiego meteorytu. Nierównomierne rozmieszczenie kraterów pozwala datować różne fragmenty skorupy Merkurego. Przynajmniej część tej skorupy wdaje się pochodzić z okresu formowania się Układu Słonecznego. Tam, gdzie kraterów jest najwięcej tam powierzchnia ma 4,1-4,2 miliarda lat. Strefy równin są młodsze i mają po 3,8-3,9 miliarda lat.

Im więcej jednak o Merkurym wiemy, tym bardziej staje się on intrygujący. O ile z zewnątrz jest podobny do Księżyca, to strukturą wewnętrzną przypomina Ziemię. Jego niezwykła gęstość (znamy bowiem jego masę i promień – 2439 km) wskazuje na to, że ma on masywne jądro z metalu, prawie na pewno głównie z żelaza, a zapewne także i niklu. To jądro stanowi ok. 60% objętości planety, a więc jest proporcjonalnie o wiele większe niż jądra Wenus, Ziemi i Marsa, pozostałych trzech planet naszego układu, które są jeszcze zbudowane ze skał (nie licząc okruchów z pasa Planetoid za Marsem). Skąd taka różnica w proporcji jądra do skorupy?

Dla wyjaśnienia tej zagadki proponuje się trzy możliwe teorie. Dwie pierwsze z nich zakładają, że pierwotnie Merkury był ciałem dużo większym. Albo więc został trafiony przez dużą planetoidę, która odłupała z niego wielką część skorupy i w kawałkach posłała ją w kosmos, albo też urodził się tak wcześnie, że bardzo młode jeszcze i supergorące Słońce po prostu wypaliło na nim i jakby „odparowało” jego zewnętrzne warstwy. Trzecia teoria mówi o tym, że Merkury jest raczej późniejszym kondensatem z warkocza ciężkich, metalicznych pyłów z mgławicy, która zrodziła Układ Słoneczny, a które jako najcięższe wirowały najbliżej Słońca. Każda z tych teorii musi zakładać inną mieszaninę pierwiastków na skalnej powierzchni planety. Instrumenty na pokładzie Messengera pomogą ustalić ten skład, a więc rozstrzygną, która z trzech teorii jest prawdziwa i tym samym rzucą więcej światła na początki Układu Słonecznego.

Są także inne tajemnice do wyjaśnienia. Ani Wenus, ani Mars nie mają pola magnetycznego porównywalnego z Ziemią. Ale Merkury je ma! Zostało to stwierdzone już przez pierwsze otarcie Marinera 10 o pobliże tej planety w roku 1974, a następnie potwierdzone podczas jednego z otarć Messengera w roku 2008. Tak nieoczekiwanie silne pole magnetyczne wskazuje na to, że jądro tej planety jest ciekłe, podobnie jak jądro Ziemi. Powodują je, niczym w wielkiej prądnicy, silne prądy wirowe, które są możliwe tylko wtedy, gdy wewnątrz kuli wiruje płyn. Jądro zestalone nie ma już takiej dynamiki i nie rodzi tak silnego pola. W jaki sposób tak mała planetka o cienkiej skorupce potrafi przez miliardy lat od swego powstania utrzymać gorące jądro z ciekłego metalu? Messenger zbiera z orbity dane, które – jak można mieć nadzieję – pomogą to wyjaśnić. Jeszcze ciekawsza jest sugestia powstała przy obserwacji radarowej przez ziemskie teleskopy, że na dnie obu prastarych kraterów na biegunach Merkurego, chronionych przez swe położenie przed morderczymi promieniami słońca może czaić się …lód (podobnie jak podejrzewa się o to samo Księżyc)! A lód to przecież woda!

Lista zadań Messengera jest więc długa. Dowodzi to jaką wagę przywiązuje się w astronomii do badań Posłańca Bogów. Sondy kosmiczne z Ziemi lądowały już na Księżycu, na Marsie, na Wenus, na dwóch planetoidach, a nawet na jednym z księżyców Saturna. Powstał także plan, aby takie samo lądowanie, w wykonaniu japońsko-europejskiej misji o nazwie Bepi-Colombo przeprowadzić na Merkurym w roku 2020, ale został on odwołany w roku 2004, choć nadal te dwie sondy mają tam jeszcze polecieć i wejść na jego orbitę. Oznacza to jednak, że jeszcze przez jakiś czas Merkury pozostanie jedną z najmniej znanych planet naszego Układu.

Bogusław Jeznach