Ғажайып Меркурий. Аспан көршісінің пайда болуы туралы теориялар

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Қазан айының соңында Еуропалық ғарыш агенттігінің BepiColombo миссиясы Күн жүйесіндегі ең аз зерттелген планета Меркурийге бет алды. Бұл аспан денесінің қалыптан тыс құрылымы шығу тегі туралы көптеген болжамдарды тудырды. Кратерлерде жасырылған мұздықтар тіршілік іздерінің ашылуына үміт береді. Ғалымдар Меркурийдің қандай құпияларын ашуға үміттенеді?

Ұмытылған планета

1975 жылы Меркурийге жіберілген бірінші Mariner 10 ғарыш кемесі Жерге кескіндерді жібергенде, ғалымдар кратерлері бар таныс «ай» бетін көрді. Осыған байланысты планетаға деген қызығушылық ұзақ уақыт бойы жойылды.

Жер астрономиясы да Меркурийді қолдамайды. Күннің жақын орналасуына байланысты жер бетінің бөлшектерін зерттеу қиын. Хаббл орбиталық телескопы оған бағытталмауы керек - күн сәулесі оптиканы зақымдауы мүмкін.

Меркурий арқылы айналып өтіп, тікелей бақылау. Оған тек екі зонд, Марсқа - бірнеше ондаған ұшырылды. Соңғы экспедиция 2015 жылы Messenger ғарыш аппаратының орбитада екі жыл жұмыс істегеннен кейін планетаның бетіне құлауымен аяқталды.

Маневрлер арқылы - Меркурийге

Жер бетінде бұл планетаға тікелей аппарат жіберу технологиясы жоқ - ол сөзсіз Күннің тартылыс күшімен жасалған гравитациялық шұңқырға түседі. Бұған жол бермеу үшін траекторияны түзетіп, гравитациялық маневрлерге байланысты баяулау керек - планеталарға жақындау. Осыған байланысты Меркурийге саяхат бірнеше жылға созылады. Салыстыру үшін: Марсқа - бірнеше ай.

Bepi Colombo миссиясы 2020 жылдың сәуір айында Жерге жақын жерде алғашқы гравитация көмекшісін өткізеді. Содан кейін - Венера маңында екі маневр және Меркурийде алты. Жеті жылдан кейін, 2025 жылдың желтоқсанында, зонд планетаның орбитасында өзінің есептелген орнын алады, онда ол шамамен бір жыл жұмыс істейді.

«Bepi Colombo» еуропалық және жапон ғалымдары жасаған екі құрылғыдан тұрады. Олар өздерімен бірге ғаламшарды қашықтықтан зерттеуге арналған түрлі жабдықтарды алып жүреді. Ресей Ғылым академиясының Ғарыштық зерттеулер институтында үш спектрометр – MGNS, PHEBUS және MSASI құрылды. Олар планета бетінің құрамы, оның газ қабығы және ионосфераның бар екендігі туралы мәліметтер алады.

Ішінде бір тамшы темір

Меркурий ғасырлар бойы зерттелді және қазіргі астрономия пайда болғанға дейін оның параметрлері өте дәл есептелді. Дегенмен, планетаның Күнді айнала аномальды қозғалысын классикалық механика тұрғысынан түсіндіру мүмкін болмады. Тек 20 ғасырдың басында бұл салыстырмалылық теориясының көмегімен жұлдыздың жанындағы кеңістік-уақыттың бұрмалануын ескере отырып жасалды.

Меркурийдің қозғалысы жұлдыздың затты жоғалтуына байланысты күн жүйесінің кеңеюі туралы гипотезаның дәлелі болды. Бұған Messenger миссиясының деректерін талдау дәлел.

Меркурийдің Айдан айырмашылығы бар екенін астрономдар «Маринер 10» өткеннен кейін де күдіктенді. Ғалымдар планетаның гравитациялық өрісіндегі аппарат траекториясының ауытқуын зерттей отырып, оның тығыздығы жоғары деген қорытындыға келді. Көзге көрінетін магнит өрісі де ұят болды. Марс пен Венерада ол жоқ.

Бұл фактілер Меркурийдің ішінде көп темір бар екенін көрсетті, мүмкін сұйық. Бетінің фотосуреттері, керісінше, силикаттар сияқты кейбір жеңіл заттар туралы айтты. Жердегідей темір оксидтері жоқ.

Сұрақ туындады: неге біреудің серігін еске түсіретін кішкентай планетаның металл ядросы төрт миллиард жыл ішінде қатып қалмады?

Messenger деректерін талдау Меркурийдің бетінде күкірт мөлшерінің жоғарылағанын көрсетті. Мүмкін бұл элемент өзекте бар және оның қатып қалуына жол бермейді. Сұйықтық тек ядроның сыртқы қабаты, шамамен 90 километр, бірақ оның ішінде қатты деп есептеледі. Ол сынап қыртысынан төрт жүз шақырымдық силикат минералдарымен бөлінген, олар қатты кристалды мантияны құрайды.

Бүкіл темір өзегі планета радиусының 83 пайызын алып жатыр. Ғалымдар бұл күн жүйесінде теңдесі жоқ 3:2 спин-орбиталық резонанстың себебі деп келіседі - Күнді екі айналымда планета өз осінен үш рет айналады.

Мұз қайдан пайда болады?

Меркурий метеориттермен белсенді түрде бомбаланады. Атмосфера, жел мен жаңбыр болмаған жағдайда рельеф өзгеріссіз қалады. Ең үлкен кратер - Калорис - диаметрі 1300 километр шамамен үш жарым миллиард жыл бұрын пайда болған және әлі де анық көрінеді.

Калористі қалыптастырған соққының күшті болғаны сонша, ол планетаның қарама-қарсы жағында із қалдырды. Балқыған магма кең аумақтарды су басқан.

Кратерлерге қарамастан, планетаның ландшафты біршама тегіс. Ол негізінен Меркурийдің турбулентті геологиялық жастығы туралы айтатын атқылаған лавалар арқылы қалыптасады. Лава жұқа силикат қыртысын құрайды, ол планетаның кебуіне байланысты жарылып, бетінде ұзындығы жүздеген шақырымға созылатын жарықтар - скрабтар пайда болады.

Планетаның айналу осінің еңісі солтүстік полярлық аймақтағы кратерлердің іші ешқашан күнмен жарықтандырылмайтындай. Суреттерде бұл аймақтар ерекше жарқын болып көрінеді, бұл ғалымдарға мұздың бар екеніне күмәндануға негіз береді.

Егер бұл су мұзы болса, оны кометалар алып жүре алады. Бұл күн жүйесінің прото-бұлтынан планеталар пайда болған кезден қалған бастапқы су деген нұсқа бар. Бірақ неге осы уақытқа дейін буланып кетпеді?

Ғалымдар әлі күнге дейін мұз планетаның ішектеріндегі буланумен байланысты деген нұсқаға бейім. Үстіңгі жағындағы реголит қабаты мұздың тез кебуіне (сублимациясына) жол бермейді.

Натрий бұлттары

Егер Меркурийде бір кездері толық атмосфера болса, онда Күн оны баяғыда өлтірген. Онсыз планета температураның күрт өзгеруіне ұшырайды: минус 190 градустан плюс 430 градусқа дейін.

Меркурий өте сирек кездесетін газ қабығымен қоршалған - күн жаңбырлары мен метеориттердің әсерінен жер бетінен шығарылған элементтердің экзосферасы. Бұл гелий атомдары, оттегі, сутегі, алюминий, магний, темір, жеңіл элементтер.

Натрий атомдары мезгіл-мезгіл экзосферада бірнеше күн өмір сүретін бұлттар түзеді. Метеориттердің соғуы олардың табиғатын түсіндіре алмайды. Сонда натрий бұлттары бүкіл бетінде бірдей ықтималдықпен байқалады, бірақ олай емес.

Мысалы, натрийдің ең жоғары концентрациясы 2008 жылдың шілдесінде Канар аралдарында THEMIS телескопы арқылы табылды. Шығарындылар орташа ендіктерде тек оңтүстік және солтүстік жарты шарда орын алды.

Бір нұсқаға сәйкес, натрий атомдары протон желінің әсерінен жер бетінен шығып кетеді. Ол планетаның түнгі жағында жиналып, су қоймасының бір түрін жасауы мүмкін. Таң атқанда натрий бөлініп, көтеріледі.

Соқ, тағы бір соққы

Меркурийдің пайда болуы туралы ондаған гипотеза бар. Ақпараттың аздығынан олардың санын азайту әзірге мүмкін емес. Бір нұсқаға сәйкес, өзінің өмір сүруінің басында қазіргі планетадан екі есе үлкен болған прото-Меркурий кішірек денемен соқтығысқан. Компьютерлік модельдеу соққының нәтижесінде темір өзегі пайда болуы мүмкін екенін көрсетеді. Апат жылу энергиясының бөлінуіне, планета мантиясының ажырауына, ұшқыш және жеңіл элементтердің булануына әкелді. Сонымен қатар, соқтығыс кезінде прото-Меркурий кішкентай дене, ал үлкені прото-Венера болуы мүмкін.

Басқа болжам бойынша, Күн бастапқыда соншалықты ыстық болды, ол жас Меркурийдің мантиясын буландырып, тек темір өзегін қалдырды.

Күн жүйесінің планеталарының рудименттері жетілген газ бен шаңның прото-бұлты гетерогенді болып шықты деген гипотеза ең расталған. Белгісіз себептермен заттың Күнге жақын бөлігі темірмен байыды, сөйтіп Меркурий пайда болды. Осыған ұқсас механизм «супер-жер» типіндегі экзопланеталар туралы ақпаратпен көрсетілген.

Bepi Colombo спутниктерінің екеуі де орбитада. Жер тұрғындарының Меркурийге роверді жеткізіп, оның бетіне қонатын технологиясы әлі жоқ. Соған қарамастан ғалымдар бұл миссия планетаның көптеген құпияларына және күн жүйесінің эволюциясына жарық түсіретініне сенімді.