В 19 веке орбита Меркурия начала волновать мировых астрономов. Путь планеты вокруг Солнца вращался или прецессировал со скоростью, которую невозможно объяснить с помощью теорий гравитации Ньютона. Многие ученые пришли к выводу, что меньшая, неизведанная внутренняя планета возмущала Меркурий. Но после 1916 года, когда Альберт Эйнштейн опубликовал свою теорию общей теории относительности, астрономы осознали, что огромная масса Солнца искривила ткань пространства-времени, отправив близлежащий Меркурий на каменистый путь вокруг нашей звезды.
По сей день Меркурий продолжает сбивать с толку ученых планет. Горячий маленький мир остается наименее изученной скалистой планетой в Солнечной системе, хотя ненадолго. Совместная миссия Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) запустит два космических корабля на Меркурий вместе, которые планируется вылететь из космодрома ESA возле Куру, Французская Гвиана, в пятницу, 19 октября.
Эти два корабля известны под общим названием BepiColombo, названного в честь итальянского ученого и математика Джузеппе «Бепи» Коломбо, который предложил первый межпланетный маневр гравитации в 1970-х годах. Космический аппарат BepiColombo будет измерять состав и магнитное поле Меркурия, пытаться узнать о формировании большого ядра планеты, искать признаки вулканизма среди кратеров и долин - и более чем через столетие после этого измерять орбиту Меркурия. проверить относительность Эйнштейна с большей точностью, чем когда-либо прежде.
«Наша цель - охарактеризовать планету как можно лучше», - говорит исследователь проекта BepiColombo Йоханнес Бенкгоф из ESA. «Мы хотим многому научиться из-за его роли в формировании нашей солнечной системы. Мы считаем, что Меркурий - очень важная часть головоломки ».
Миссии BepiColombo потребуется приблизительно семь лет, чтобы прибыть в Меркурий. Путешествие в самую внутреннюю солнечную систему на самом деле намного сложнее, чем отправка космического корабля во внешние сферы, и кораблю нужно будет использовать гравитационные помощники, которыми славится Джузеппе Коломбо. Спустя более года после запуска BepiColombo будет качаться на Земле, чтобы попасть внутрь, пролететь над Венерой дважды и шесть раз облететь Меркурий в сложном орбитальном танце, который позволит ему выйти на орбиту вокруг планеты в конце 2025 года. По прибытии, ЕКА Mercury Planetary Orbiter (MPO) и ртутный магнитосферный орбитальный аппарат (MMO) JAXA будут отделяться от установленных солнечных панелей и ионных двигателей, которые доставили их туда, модуля переноса ртути (MTM).
Художественная концепция BepiColombo приближается к Меркурию. Два космических корабля разделятся при достижении Меркурия в декабре 2025 года. (Airbus Defense and Space) BepiColombo будет опираться на работу единственного другого космического корабля на орбиту Меркурия, зонда НАСА MESSENGER. Эта миссия открыла мир, похожий на нашу луну, изобилующий кратерами и бесплодный с отложениями водяного льда возле полюсов. Но в отличие от Луны, Меркурий горячий, как печь, геологически активный, и имеет большие залежи серы, которые усеивают скалистый ландшафт.
Бенкофф говорит, что сера представляет собой интересную загадку, так как более легкий материал должен был сдуваться от солнечного ветра. Эти необъяснимые дрейфы серы намекают на вулканические процессы под поверхностью, которые могут производить серные газы, как на Земле.
Уникальная тектоническая активность Меркурия является еще одним признаком динамичного мира. В отличие от множества земных плит, которые сдвигаются и растираются, у Меркурия есть только одна пластина, окружающая планету. В результате маленький мир сжимается, вызывая глубокие трещины и разрывы на поверхности. Эти сокращения происходят при охлаждении Меркурия, хотя почему планета охлаждается - горячо обсуждаемый вопрос в сообществе ученых-планетологов. Меркурий остывал в течение миллиардов лет, и этот процесс продолжается и сегодня, но после образования планеты ожидалось, что этот отвод тепла замедлится.
«У Меркурия есть множество разломов, которые действительно довольно ясно показывают, что планета сокращалась в течение некоторого периода времени», - говорит Том Уоттерс, старший научный сотрудник Смитсоновского центра исследований Земли и планет и член команды MESSENGER. «Одна из самых интересных вещей для меня - это то, что вот планета, намного меньше Земли, самая маленькая в Солнечной системе, которая показывает нам, как меньшее тело будет выражать свое сокращение без пользы от тектоники плит».
Жидкое металлическое ядро Меркурия, под извивающейся внешней коркой породы, считается массивным, с возможным твердым ядром в центре. По оценкам ученых, от 70 до 80 процентов Меркурия состоит из его ядра, что делает его второй самой плотной планетой в Солнечной системе после Земли. И такая большая металлическая композиция дает Меркурию еще одну заметную особенность: сильное магнитное поле.
«Открытие магнитного поля в 1970-х было совершенно неожиданным, - говорит Бенкгоф.
В то время как европейские МРО движутся по орбите близко к поверхности, чтобы изучить геологию Меркурия, японская ММО будет двигаться дальше, изучая магнитное поле планеты. Хотя планета составляет всего одну треть размера Земли, у Меркурия есть подобное магнитное поле. В течение многих лет ученые задавались вопросом, движет ли внутренняя работа планеты магнетизмом или это происходит из-за взаимодействий с соседним солнцем.
Связь между серой на поверхности, растрескиванием и охлаждением земной коры и активным магнитным полем обеспечивает признаки образования Меркурия. Многие объекты в солнечной системе не всегда жили в своих нынешних местоположениях, образуя все дальше и мигрируя внутрь, и Меркурий мог бы быть одним из этих объектов. Будь то подталкиваемый другими планетами или всегда ограниченный непосредственной близостью к Солнцу, история Меркурия считается критической для понимания того, хотят ли астрономы когда-либо узнать, как появилась наша солнечная система.
Но что бы ни случилось с Меркурием в прошлом, планета все еще задает некоторые странные вопросы сегодня. Если он активен с просеиванием серы и водянистого льда, может ли что-нибудь биологическое появиться на поверхности?
«С одной стороны, у вас температура 450 градусов по Фаренгейту, как в печи для пиццы», - говорит Бенкофф. «Тогда у вас есть водяной лед в кратерах; это увлекательно Представьте, если бы мы первыми нашли биологические маркеры в этих кратерах. В то время как все остальные люди смотрят на Марс и Европу [луна Юпитера], возможно, это на Меркурий! »
После более чем десятилетнего ожидания ESA и JAXA готовы начать долгое путешествие к Меркурию. В эти выходные BepiColombo отправляется на поиски лучшего понимания не только одной из самых загадочных планет, но и того, как наше маленькое космическое соседство собралось миллиарды лет назад.
Мозаика из двух изображений конечности южного полушария Меркурия, сделанных космическим кораблем MESSENGER в 2012 году. (NASA / Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса / Институт Карнеги в Вашингтоне)
