מרקורי מדהים. תיאוריות על מקורו של השכן השמימי

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

בסוף אוקטובר, משימת BepiColombo של סוכנות החלל האירופית יצאה לכיוון מרקורי, כוכב הלכת הכי פחות נחקר במערכת השמש. המבנה החריג של גוף שמימי זה הוליד השערות רבות לגבי המקור. קרחונים החבויים במכתשים נותנים תקווה לגילוי עקבות חיים. אילו תעלומות של מרקורי מקווים מדענים לגלות?

כוכב נשכח

כשחללית ה-Mariner 10 הראשונה שנשלחה למרקורי שידרה תמונות לכדור הארץ ב-1975, מדענים ראו את פני השטח "הירחי" המוכרים, מנוקד במכתשים. בגלל זה, העניין בכדור הארץ גווע במשך זמן רב.

גם האסטרונומיה הארצית אינה מעדיפה את מרקורי. בשל קרבתה של השמש, קשה לבחון את הפרטים של פני השטח. אסור לכוון אליו את טלסקופ האבל האורביטלי - אור השמש עלול לפגוע באופטיקה.

עוקף על ידי מרקורי ותצפית ישירה. רק שתי בדיקות שוגרו אליו, למאדים - כמה עשרות. המשלחת האחרונה הסתיימה ב-2015 עם נפילת חללית המסנג'ר על פני כדור הארץ לאחר שנתיים של עבודה במסלולה.

דרך תמרונים - למרקורי

אין טכנולוגיה על פני כדור הארץ כדי לשלוח מנגנון ישירות לכוכב הלכת הזה - הוא ייפול בהכרח לתוך משפך כבידה שנוצר על ידי כוח הכבידה של השמש. כדי להימנע מכך, צריך לתקן את המסלול ולהאט את הקצב עקב תמרוני כבידה - התקרבות לכוכבי הלכת. בגלל זה, המסע למרקורי לוקח כמה שנים. לשם השוואה: למאדים - מספר חודשים.

משימת Bepi Colombo תבצע את סיוע הכבידה הראשון ליד כדור הארץ באפריל 2020. לאחר מכן - שני תמרונים ליד נוגה ושישה במרקורי. שבע שנים לאחר מכן, בדצמבר 2025, הגשושית תתפוס את מיקומה המחושב במסלול כוכב הלכת, שם היא תפעל במשך כשנה.

"בפי קולומבו" מורכב משני מכשירים שפותחו על ידי מדענים אירופאים ויפנים. הם נושאים עימם מגוון ציוד לחקר כדור הארץ מרחוק. שלושה ספקטרומטרים נוצרו במכון לחקר החלל של האקדמיה הרוסית למדעים - MGNS, PHEBUS ו-MSASI. הם ישיגו נתונים על הרכב פני כוכב הלכת, מעטפת הגז שלו וקיומה של היונוספירה.

טיפה ברזל בפנים

מרקורי נחקר במשך מאות שנים ועוד לפני הופעתה של האסטרונומיה המודרנית, הפרמטרים שלה חושבו בצורה מדויקת למדי. עם זאת, לא ניתן היה להסביר את התנועה החריגה של כוכב הלכת סביב השמש מנקודת המבט של המכניקה הקלאסית. רק בתחילת המאה ה-20 זה נעשה בעזרת תורת היחסות, תוך התחשבות בעיוות המרחב-זמן ליד הכוכב.

תנועתו של מרקורי שימשה הוכחה להשערת התפשטות מערכת השמש בשל העובדה שהכוכב מאבד חומר. מעיד על כך ניתוח נתוני משימת המסנג'ר.

העובדה שמרקורי שונה מהירח, חשדו אסטרונומים גם לאחר המעבר של "מרינר 10" על פניו. בחקר הסטייה של המסלול של המנגנון בשדה הכבידה של כוכב הלכת, מדענים הגיעו למסקנה כי הצפיפות הגבוהה שלו. גם השדה המגנטי המורגש היה מביך. למאדים ולנוגה אין את זה.

עובדות אלו הצביעו על כך שיש הרבה ברזל בתוך מרקורי, כנראה נוזלי. תצלומי פני השטח, להיפך, דיברו על כמה חומרים קלים כמו סיליקטים. אין תחמוצות ברזל כמו שיש בכדור הארץ.

עלתה השאלה: מדוע ליבת המתכת של כוכב לכת קטן, המזכיר יותר לוויין של מישהו, לא התמצקה תוך ארבעה מיליארד שנים?

ניתוח נתוני המסנג'ר הראה שיש תכולת גופרית מוגברת על פני השטח של כספית. אולי האלמנט הזה קיים בליבה ואינו מאפשר לו להתמצק. ההנחה היא שהנוזל הוא רק השכבה החיצונית של הליבה, כ-90 קילומטרים, אך בתוכה מוצק. הוא מופרד מהקרום המרקורי על ידי ארבע מאות קילומטרים של מינרלים סיליקטים, היוצרים מעטה גבישי מוצק.

כל ליבת הברזל תופסת 83 אחוז מרדיוס כדור הארץ.מדענים מסכימים שזו הסיבה לתהודה 3:2 ספין-מסלולית שאין לה אנלוגים במערכת השמש - בשתי סיבובים סביב השמש, כוכב הלכת מסתובב שלוש פעמים סביב צירו.

מאיפה מגיע הקרח?

מרקורי מופגז באופן פעיל על ידי מטאוריטים. בהיעדר אווירה, רוחות וגשמים, התבליט נותר שלם. המכתש הגדול ביותר - Caloris - בקוטר של 1300 קילומטרים נוצר לפני כשלושה וחצי מיליארד שנים ועדיין נראה בבירור.

המכה שיצרה את קלוריס הייתה כל כך חזקה שהיא הותירה סימנים בצד הנגדי של כדור הארץ. מאגמה מותכת הציפה שטחים נרחבים.

למרות המכתשים, הנוף של כוכב הלכת שטוח למדי. הוא נוצר בעיקר על ידי לבות מתפרצות, המדבר על הנעורים הגיאולוגיים הסוערים של מרקורי. לבה יוצרת קרום סיליקט דק, המתפרץ עקב התייבשות כדור הארץ, ומופיעים סדקים על פני השטח באורך מאות קילומטרים - צלקות.

הטיית ציר הסיבוב של כוכב הלכת היא כזו שחלקם הפנימי של המכתשים באזור הקוטב הצפוני לעולם אינו מואר על ידי השמש. בתמונות, אזורים אלה נראים בהירים בצורה יוצאת דופן, מה שנותן סיבה למדענים לחשוד בנוכחות קרח שם.

אם זה קרח מים, שביטים יכולים לשאת אותו. יש גרסה שמדובר במים ראשוניים, שנשארו מזמן היווצרות כוכבי לכת מהפרוטו-ענן של מערכת השמש. אבל למה זה לא התאייד עד כה?

מדענים עדיין נוטים לגרסה שלפיה קרח קשור להתאדות מבטן כדור הארץ. שכבת הרגולית למעלה מונעת ייבוש מהיר (סובלימציה) של קרח.

ענני נתרן

אם למרקורי הייתה פעם אטמוספירה מלאה, אז השמש הרגה אותה מזמן. בלעדיו, כדור הארץ נתון לשינויי טמפרטורה חדים: ממינוס 190 מעלות צלזיוס לפלוס 430.

כספית מוקפת במעטפת גז נדירה מאוד - אקסוספירה של אלמנטים שהופלו מעל פני השטח על ידי מטר שמש ומטאוריטים. אלו הם אטומים של הליום, חמצן, מימן, אלומיניום, מגנזיום, ברזל, יסודות קלים.

אטומי נתרן יוצרים מעת לעת עננים באקסוספירה, חיים מספר ימים. פגיעות מטאוריטים לא יכולות להסביר את טבען. אז ענני נתרן ייצפו בסבירות שווה על פני כל פני השטח, אבל זה לא המקרה.

לדוגמה, שיא ריכוז הנתרן נמצא ביולי 2008 עם טלסקופ THEMIS באיים הקנריים. פליטות התרחשו בקווי הרוחב האמצעיים רק בחצי הכדור הדרומי והצפוני.

לפי גרסה אחת, אטומי נתרן נדפקים מהשטח על ידי רוח פרוטונים. ייתכן שהוא מצטבר בצד הלילה של כדור הארץ, ויוצר מעין מאגר. עם עלות השחר, נתרן משתחרר ועולה.

מכה, עוד מכה

ישנן עשרות השערות לגבי מקורו של מרקורי. עדיין לא ניתן לצמצם את מספרם בשל חוסר מידע. לפי גרסה אחת, פרוטו-מרקורי, שבתחילת קיומו היה כפול מגודלו של כוכב הלכת הנוכחי, התנגש בגוף קטן יותר. הדמיות ממוחשבות מראות שיכולה הייתה להיווצר ליבת ברזל כתוצאה מהפגיעה. הקטסטרופה הובילה לשחרור אנרגיה תרמית, לניתוק מעטפת כוכב הלכת, להתאדות של יסודות נדיפים וקלים. לחלופין, בהתנגשות, פרוטו-מרקורי יכול להיות גוף קטן, וגוף גדול היה פרוטו-ונוס.

לפי הנחה אחרת, השמש הייתה בתחילה כל כך חמה עד שהיא אידתה את מעטפתו של מרקורי הצעיר, והותירה רק ליבת ברזל.

המאושרת ביותר היא ההשערה שהפרוטו-ענן של גז ואבק, שבו הבשילו יסודות כוכבי הלכת של מערכת השמש, התברר כהטרוגני. מסיבות לא ידועות, החלק של החומר הקרוב לשמש הועשר בברזל, וכך נוצר מרקורי. מנגנון דומה מצביע על ידי מידע על כוכבי לכת חוץ מסוג "על-כדור הארץ".

שני הלוויינים של Bepi Colombo מסתובבים. לבני כדור הארץ אין עדיין את הטכנולוגיה להעביר רובר למרקורי ולנחות על פניו.אף על פי כן, מדענים בטוחים שהמשימה תשפוך אור על רבות מהתעלומות של כוכב הלכת ועל התפתחות מערכת השמש.