Úžasný Merkur. Teorie původu nebeského souseda

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Koncem října zamířila mise BepiColombo Evropské kosmické agentury k Merkuru, nejméně prozkoumané planetě sluneční soustavy. Abnormální struktura tohoto nebeského tělesa dala vzniknout mnoha hypotézám o původu. Ledovce ukryté v kráterech dávají naději na objevení stop života. Jaká tajemství Merkuru doufají vědci odhalit?

Zapomenutá planeta

Když první sonda Mariner 10 vyslaná k Merkuru v roce 1975 vyslala snímky na Zemi, vědci viděli známý „měsíční“povrch posetý krátery. Kvůli tomu zájem o planetu na dlouhou dobu vyhasl.

Pozemská astronomie také nepřeje Merkuru. Vzhledem k blízkosti Slunce je obtížné zkoumat detaily povrchu. Hubbleův orbitální dalekohled na něj nesmí mířit – sluneční záření může poškodit optiku.

Obejit Merkurem a přímým pozorováním. Byly k němu vypuštěny pouze dvě sondy, k Marsu - několik desítek. Poslední expedice skončila v roce 2015 pádem sondy Messenger na povrch planety po dvou letech práce na její oběžné dráze.

Přes manévry - k Merkuru

Na Zemi neexistuje žádná technologie, která by na tuto planetu přímo poslala aparát – ta nevyhnutelně spadne do gravitačního trychtýře vytvořeného gravitační silou Slunce. Abyste se tomu vyhnuli, musíte korigovat trajektorii a zpomalit kvůli gravitačním manévrům – přibližování se k planetám. Z tohoto důvodu trvá cesta k Merkuru několik let. Pro srovnání: na Mars - několik měsíců.

Mise Bepi Colombo provede první gravitační asistenci poblíž Země v dubnu 2020. Pak - dva manévry u Venuše a šest u Merkuru. O sedm let později, v prosinci 2025, sonda zaujme svou vypočítanou polohu na oběžné dráze planety, kde bude působit zhruba rok.

"Bepi Colombo" se skládá ze dvou zařízení vyvinutých evropskými a japonskými vědci. Nesou s sebou různé vybavení pro dálkové studium planety. V Ústavu kosmického výzkumu Ruské akademie věd byly vytvořeny tři spektrometry – MGNS, PHEBUS a MSASI. Získají data o složení povrchu planety, jejím plynovém obalu a existenci ionosféry.

Kapka železa uvnitř

Merkur byl studován po staletí a ještě před nástupem moderní astronomie byly jeho parametry vypočítány poměrně přesně. Anomální pohyb planety kolem Slunce se však z pohledu klasické mechaniky nepodařilo vysvětlit. Teprve na počátku 20. století se tak stalo pomocí teorie relativity s přihlédnutím ke zkreslení časoprostoru v blízkosti hvězdy.

Pohyb Merkuru posloužil jako důkaz hypotézy o rozpínání sluneční soustavy v důsledku toho, že hvězda ztrácí hmotu. Dokazuje to analýza dat mise Messenger.

Skutečnost, že se Merkur liší od Měsíce, astronomové tušili i po průletu „Mariner 10“kolem něj. Studiem odchylky trajektorie aparátu v gravitačním poli planety vědci dospěli k závěru, že jeho vysoká hustota. Rozpačité bylo i znatelné magnetické pole. Mars a Venuše to nemají.

Tyto skutečnosti naznačovaly, že uvnitř Merkuru bylo hodně železa, pravděpodobně tekutého. Fotografie povrchu naopak hovořily o některých lehkých látkách, jako jsou silikáty. Neexistují žádné oxidy železa jako na Zemi.

Vyvstala otázka: proč kovové jádro malé planety, připomínající spíše něčí satelit, neztuhlo za čtyři miliardy let?

Analýza dat Messengeru ukázala, že na povrchu Merkuru je zvýšený obsah síry. Možná je tento prvek přítomen v jádru a nedovolí mu ztuhnout. Předpokládá se, že kapalina je pouze vnější vrstva jádra, asi 90 kilometrů, ale uvnitř je pevná. Od merkurovské kůry ji dělí čtyři sta kilometrů silikátových minerálů, které tvoří pevný krystalický plášť.

Celé železné jádro zabírá 83 procent poloměru planety. Vědci se shodují, že právě to je důvodem spin-orbitální rezonance 3:2, která nemá ve sluneční soustavě obdoby – ve dvou otáčkách kolem Slunce se planeta třikrát otočí kolem své osy.

Odkud pochází led?

Merkur je aktivně bombardován meteority. Při absenci atmosféry, větru a deště zůstává reliéf nedotčen. Největší kráter – Caloris – o průměru 1300 kilometrů vznikl asi před třemi a půl miliardami let a dodnes je dobře viditelný.

Úder, který zformoval Caloris, byl tak silný, že zanechal stopy na opačné straně planety. Roztavené magma zaplavilo rozsáhlé oblasti.

Navzdory kráterům je krajina planety poměrně plochá. Tvoří ji především vyvřelé lávy, což vypovídá o bouřlivém geologickém mládí Merkuru. Láva tvoří tenkou silikátovou kůru, která vysycháním planety praská a na povrchu se objevují trhliny dlouhé stovky kilometrů – škarpy.

Sklon osy rotace planety je takový, že vnitřky kráterů v severní polární oblasti nejsou nikdy osvětleny Sluncem. Na snímcích tyto oblasti vypadají neobvykle jasně, což dává vědcům důvod k podezření na přítomnost ledu.

Pokud je to vodní led, pak by ho mohly nést komety. Existuje verze, že se jedná o primární vodu, která zůstala z doby vzniku planet z proto-mraku sluneční soustavy. Ale proč se to nevypařilo doteď?

Vědci se stále přiklánějí k verzi, že led souvisí s vypařováním z útrob planety. Vrstva regolitu na vrchní straně zabraňuje rychlému vysychání (sublimaci) ledu.

Sodíkové mraky

Pokud měl Merkur kdysi plnohodnotnou atmosféru, pak ji Slunce dávno zabilo. Bez něj je planeta vystavena prudkým změnám teploty: od minus 190 stupňů Celsia do plus 430.

Merkur je obklopen velmi řídkým plynovým obalem - exosférou prvků vyražených z povrchu slunečními sprchami a meteority. Jsou to atomy helia, kyslíku, vodíku, hliníku, hořčíku, železa, lehkých prvků.

Atomy sodíku čas od času tvoří v exosféře mraky, které žijí několik dní. Údery meteoritů nemohou vysvětlit jejich povahu. Pak by byly sodíkové mraky pozorovány se stejnou pravděpodobností po celém povrchu, ale není tomu tak.

Například nejvyšší koncentrace sodíku byla nalezena v červenci 2008 dalekohledem THEMIS na Kanárských ostrovech. Emise se vyskytovaly ve středních zeměpisných šířkách pouze na jižní a severní polokouli.

Podle jedné verze jsou atomy sodíku vyraženy z povrchu protonovým větrem. Je možné, že se hromadí na noční straně planety a vytváří tak jakousi nádrž. Za svítání se sodík uvolňuje a stoupá.

Rána, další rána

O původu Merkuru existují desítky hypotéz. Jejich počet zatím není možné snižovat pro nedostatek informací. Podle jedné verze se proto-Merkur, který byl na počátku své existence dvakrát větší než současná planeta, srazil s menším tělesem. Počítačové simulace ukazují, že v důsledku nárazu mohlo vzniknout železné jádro. Katastrofa vedla k uvolnění tepelné energie, odtržení pláště planety, vypařování těkavých a lehkých prvků. Alternativně by při srážce mohl být proto-Merkur malé těleso a velké bylo proto-Venuše.

Podle jiného předpokladu bylo Slunce zpočátku tak horké, že vypařilo plášť mladého Merkuru a zůstalo jen železné jádro.

Nejvíce potvrzená je hypotéza, že proto-mrak plynu a prachu, ve kterém dozrávaly rudimenty planet sluneční soustavy, se ukázal jako heterogenní. Z neznámých důvodů byla část látky v blízkosti Slunce obohacena železem a tak vznikl Merkur. Podobný mechanismus naznačují informace o exoplanetách typu „super-země“.

Obě družice Bepi Colombo obíhají. Pozemšťané zatím nemají technologii, aby dopravili rover k Merkuru a přistáli na jeho povrchu. Přesto jsou vědci přesvědčeni, že mise objasní mnoho záhad planety a evoluce sluneční soustavy.