Alla fine di ottobre, la missione BepiColombo dell'Agenzia spaziale europea si è diretta verso Mercurio, il pianeta meno esplorato del sistema solare. La struttura anormale di questo corpo celeste ha dato luogo a molte ipotesi sull'origine. I ghiacciai nascosti nei crateri danno speranza per la scoperta di tracce di vita. Quali misteri di Mercury gli scienziati sperano di rivelare.
Pianeta dimenticato
Quando nel 1975 il primo veicolo spaziale Mariner 10 inviato a Mercurio trasmise immagini alla Terra, gli scienziati videro la familiare superficie "lunare", punteggiata di crateri. Per questo motivo, l'interesse per il pianeta si è estinto per molto tempo.
Anche l'astronomia terrestre non favorisce Mercurio. A causa della vicinanza del Sole, è difficile esaminare i dettagli della superficie. Il telescopio orbitale Hubble non deve essere puntato contro di esso: la luce solare può danneggiare l'ottica.
Bypassato da Mercurio e dall'osservazione diretta. Solo due sonde furono lanciate su di esso, su Marte: diverse dozzine. L'ultima spedizione si è conclusa nel 2015 con la caduta della navicella Messenger sulla superficie del pianeta dopo due anni di lavoro nella sua orbita.
Attraverso le manovre - a Mercurio
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Non esiste una tecnologia sulla Terra per inviare direttamente un apparato su questo pianeta: cadrà inevitabilmente in un imbuto gravitazionale creato dalla forza gravitazionale del Sole. Per evitare ciò, è necessario correggere la traiettoria e rallentare a causa delle manovre gravitazionali - avvicinandosi ai pianeti. Per questo motivo, il viaggio verso Mercurio dura diversi anni. Per confronto: su Marte - diversi mesi.
La missione Bepi Colombo condurrà la prima assistenza gravitazionale vicino alla Terra nell'aprile 2020. Quindi - due manovre vicino a Venere e sei a Mercurio. Sette anni dopo, nel dicembre 2025, la sonda assumerà la sua posizione calcolata nell'orbita del pianeta, dove opererà per circa un anno.
"Bepi Colombo" è costituito da due dispositivi sviluppati da scienziati europei e giapponesi. Portano con sé una varietà di attrezzature per studiare a distanza il pianeta. Tre spettrometri sono stati creati presso l'Istituto di ricerca spaziale dell'Accademia delle scienze russa: MGNS, PHEBUS e MSASI. Otterranno dati sulla composizione della superficie del pianeta, sul suo involucro di gas e sull'esistenza della ionosfera.
Una goccia di ferro dentro
Mercurio è stato studiato per secoli e anche prima dell'avvento dell'astronomia moderna, i suoi parametri erano calcolati in modo abbastanza accurato. Tuttavia, non è stato possibile spiegare il moto anomalo del pianeta attorno al Sole dal punto di vista della meccanica classica. Solo all'inizio del XX secolo questo è stato fatto usando la teoria della relatività, tenendo conto della distorsione dello spazio-tempo vicino alla stella.
Il movimento di Mercurio è servito come prova dell'ipotesi di espansione del sistema solare dovuta al fatto che la stella sta perdendo materia. Ciò è dimostrato dall'analisi dei dati della missione Messenger.
Il fatto che Mercurio sia diverso dalla Luna, gli astronomi sospettavano anche dopo il passaggio di "Mariner 10". Studiando la deviazione della traiettoria dell'apparato nel campo gravitazionale del pianeta, gli scienziati hanno concluso che la sua alta densità. Anche il notevole campo magnetico era imbarazzante. Marte e Venere non ce l'hanno.
Questi fatti indicavano che c'era molto ferro all'interno di Mercurio, probabilmente liquido. Le fotografie della superficie, al contrario, parlavano di alcune sostanze leggere come i silicati. Non ci sono ossidi di ferro come sulla Terra.
La domanda è sorta: perché, in quattro miliardi di anni, il nucleo metallico di un piccolo pianeta, che ricorda più il satellite di qualcuno, non si è solidificato?
L'analisi dei dati di Messenger ha mostrato che c'è un aumento del contenuto di zolfo sulla superficie di Mercurio. Forse questo elemento è presente nel nucleo e gli impedisce di solidificarsi. Si presume che il liquido sia solo lo strato esterno del nucleo, a circa 90 chilometri, ma al suo interno sia solido. È separato dalla crosta mercuriana da quattrocento chilometri di minerali silicati che formano un solido mantello cristallino.
L'intero nucleo di ferro occupa l'83% del raggio del pianeta. Gli scienziati concordano sul fatto che questo è il motivo della risonanza orbitale di spin 3: 2 che non ha analoghi nel sistema solare: per due rivoluzioni attorno al sole, il pianeta ruota attorno al proprio asse tre volte.
Il passaggio di Mercurio attraverso il disco solare il 9 maggio 2016.
Da dove viene il ghiaccio?
Mercurio è attivamente bombardato dai meteoriti. In assenza di atmosfera, vento e pioggia, il rilievo rimane intatto. Il cratere più grande - Caloris - con un diametro di 1.300 chilometri, si è formato circa tre miliardi e mezzo di anni fa ed è ancora chiaramente visibile.
Il colpo che ha formato Caloris è stato così potente che ha lasciato dei segni sul lato opposto del pianeta. Il magma fuso ha inondato vaste aree.
Nonostante i crateri, il paesaggio del pianeta è abbastanza piatto. È formato principalmente dalle lave eruttate, che parla della turbolenta giovinezza geologica di Mercurio. La lava forma una sottile crosta di silicato, che scoppia a causa dell'essiccazione del pianeta, e sulla superficie compaiono crepe lunghe centinaia di chilometri: scarpate.
L'inclinazione dell'asse di rotazione del pianeta è tale che l'interno dei crateri nella regione polare nord non è mai illuminato dal sole. Nelle immagini, queste aree sembrano insolitamente luminose, il che dà agli scienziati motivo di sospettare la presenza di ghiaccio lì.
Se è acqua ghiacciata, le comete potrebbero trasportarlo. C'è una versione secondo cui questa è l'acqua primaria, rimasta dal tempo della formazione dei pianeti dalla proto-nuvola del sistema solare. Ma perché non è evaporata finora?
Gli scienziati sono ancora propensi alla versione secondo cui il ghiaccio è associato all'evaporazione dall'interno del pianeta. Lo strato di regolite sulla parte superiore non consente una rapida essiccazione (sublimazione) del ghiaccio.
Caloris Crater, o Sea of Heat, - una delle più grandi morfologie da shock del pianeta.
Nuvole di sodio
Se Mercurio una volta aveva un'atmosfera a tutti gli effetti, allora il Sole l'ha ucciso molto tempo fa. Senza di esso, il pianeta è soggetto a forti sbalzi di temperatura: da meno 190 gradi Celsius a più 430.
Mercurio è circondato da un guscio di gas molto rarefatto, un'esosfera di elementi espulsi dalla superficie da piogge solari e meteoriti. Questi sono atomi di elio, ossigeno, idrogeno, alluminio, magnesio, ferro, elementi leggeri.
Gli atomi di sodio di tanto in tanto formano nuvole nell'esosfera, vivendo per diversi giorni. Gli attacchi di meteoriti non possono spiegare la loro natura. Quindi le nuvole di sodio verrebbero osservate con uguale probabilità su tutta la superficie, ma non è così.
Ad esempio, un picco nella concentrazione di sodio è stato trovato nel luglio 2008 con il telescopio THEMIS nelle Isole Canarie. Le emissioni si sono verificate alle medie latitudini solo nell'emisfero meridionale e settentrionale.
Secondo una versione, gli atomi di sodio vengono espulsi dalla superficie da un vento protonico. È possibile che si accumuli sul lato notturno del pianeta, creando una sorta di serbatoio. All'alba, il sodio viene rilasciato e sale.
Blow, un altro colpo
Esistono dozzine di ipotesi sull'origine di Mercurio. È ancora impossibile ridurne il numero a causa della mancanza di informazioni. Secondo una versione, il proto-Mercurio, che all'inizio della sua esistenza era due volte più grande del pianeta attuale, si è scontrato con un corpo più piccolo. Le simulazioni al computer mostrano che un nucleo di ferro potrebbe essersi formato a seguito dell'impatto. La catastrofe ha portato al rilascio di energia termica, alla separazione del mantello del pianeta, all'evaporazione di elementi volatili e leggeri. In alternativa, in una collisione, il proto-Mercurio potrebbe essere un corpo piccolo e uno più grande era il proto-Venere.
Secondo un'altra ipotesi, il Sole era inizialmente così caldo da vaporizzare il mantello del giovane Mercurio, lasciando solo un nucleo di ferro.
La più confermata è l'ipotesi che la proto-nuvola di gas e polveri, in cui maturano i rudimenti dei pianeti del sistema solare, si sia rivelata eterogenea. Per ragioni sconosciute, la parte della sostanza vicina al Sole è stata arricchita di ferro, e così si è formato Mercurio. Un meccanismo simile è indicato dalle informazioni sugli esopianeti del tipo "super-terra".
Entrambi i veicoli Bepi Colombo sono in orbita. I terrestri non hanno ancora la tecnologia in grado di fornire un rover a Mercurio e atterrare sulla sua superficie. Tuttavia, gli scienziati sono fiduciosi che la missione farà luce su molti dei misteri del pianeta e sull'evoluzione del sistema solare.
Due apparecchi “ Bepi Colombo ” avvicinandosi a Mercurio.
Tatiana Pichugina
