Что MESSENGER рассказал нам о Меркурии?
Почему вы хотели отправить миссию к Меркурию?
Меркурий был последним рубежом наших знаний о внутренней Солнечной системе. У нас было несколько миссий на Марс и Луну, и только Mariner 10 пролетел рядом с Меркурием. Он облетел его трижды (два раза в 1974 и один в 1975 году), и его снимки предоставили нам первый взгляд на геологическую историю Меркурия. Но осталось так много вопросов без ответа
Об этой планете нам действительно не хватало много важной информации
Ну и как она вблизи?
Возможно, самым разочаровывающим аспектом Меркурия оказалась практически полная однородность цвета. Последствия выветривания и воздействий космоса оказались настолько сильными и быстрыми, что никаких убедительных минералогических сигнатур не осталось.
А вот провалов в поверхности мы не ожидали. Они оказались серьезными полостями, рожденными в результате потери приповерхностного материала. Это, на самом деле, довольно юные особенности планеты и наводят на мысли о каком-то неустойчивом материале, над установлением личности которого мы пока работаем.
Что вы нашли на полюсах?
Есть темный материал, покрывающий полярные отложения, его мы предварительно идентифицировали как богатый органикой материал, ранее виденный во внешней Солнечной системе в богатых органикой метеоритах и кометах. Я не думаю, что кто-то осмелится назвать Меркурий потенциально обитаемым. Но этот материал может быть свидетельством миграции ингредиентов жизнеспособности из внешней Солнечной системы во внутреннюю Солнечную систему.
Что насчет странного магнитного поля?
Магнитное поле Меркурия является дипольным, но диполь расположен не в центре планеты, как на Земле и большинстве других планет. Он существенно смещен примерно на 20% планетарного радиуса. Не было никаких моделей, предсказывающих такое положение дел. Мы даже задумались о том, не могла ли Земля пройти через такую же геометрию магнитного поля, которую выявили у Меркурия.
Какие из находок MESSENGER удивили вас?
Это означает, что мы на самом деле не понимаем, как Меркурий стал богатой железом планетой. Процесс его образования не был сопряжен с высокой температурой, которая испарила бы все летучие элементы. Не думаю, что в вопросах наиболее вероятного процесса формирования Меркурия была написана последняя глава.
В 2017 году Европейское и Японское космические агентства планируют отправить миссию BepiColombo на Меркурий. Что нам осталось обнаружить?
У них есть сдвоенный космический аппарат и больше инструментов, чем у нас. У них будет возможность бросить взгляд на два полушария. Иная геометрия обзора, сочетание разнообразных инструментов и фактическое наличие двух космических аппаратов даст им массу возможностей.
Каким будет конец MESSENGER?
Последние несколько часов, вероятнее всего, будут довольно тихими. Он завершит последнюю орбиту и мы больше никогда его не услышим. Думаю, место его падения, рядом с кратером Шекспира, станет одной из самых крошечных ударных отметин на Меркурии. Таким будет конец MESSENGER.
Я работал над миссией 19 лет. Это как потерять члена семьи. Даже предварительное знание не подготовит вас к потере.
Исследования Меркурия
Конечно же, первым навел свой телескоп на Меркурий любопытный Галилео Галилей, и было это еще в начале XVII века. Но телескоп его был слишком слабым, чтобы что-то увидеть.
7 ноября 1631 года Пьер Гассенди воспользовался вычислениями Кеплера и пронаблюдал прохождение Меркурия по диску Солнца. Вскоре наблюдались фазы планеты и было доказано, что Меркурий вращается вокруг Солнца.
В 1737 году английский астроном Джон Бевис наблюдал редчайшее явление – покрытие Меркурия Венерой. Такое случается раз в несколько столетий, и в следующий раз будет 3 декабря 2133 года.
В дальнейшем астрономы много раз пытались изучать эту планету – вычислили период обращения и даже пытались составить карту. Но телескопические наблюдения Меркурия очень сложны, и данных было очень мало.
Кстати, даже телескоп Хаббл никогда не использовался для изучения Меркурия – яркое Солнце неподалёку может повредить чувствительную аппаратуру.
Радиоастрономические наблюдения Меркурия дали немало полезной информации – была измерена температура в разных точках, построена карта некоторых участков.
Больше всего информации о планете получено с помощью автоматических зондов, хотя организовать их полёт к Меркурию гораздо сложнее, чем к внешним планетам, например, к Марсу.
Первым около Меркурия в 1974-1975 годах трижды пролетел «Маринер-10». Он сблизился с планетой до 320 километров и сделал множество детальных фотографий, что позволило составить подробную карту почти половины Меркурия. Этот зонд передал множество ценной информации.
Схема полета «Маринер-10»
Второй аппарат «Месенджер» стартовал в 2004 году, а облетел планету в первый раз в 2008 году. После серии маневров около Венеры и Земли аппарат в 2011 году вышел на орбиту около Меркурия. Этот аппарат находился на орбите и исследовал планету до 2015 года, а затем упал на поверхность, оставив на месте падения кратер размером в 15 метров.
На этом снимке, сделанном «Мессенджером», показаны места расположения льда на полюсе и вблизи него.
Сейчас около Меркурия нет никаких земных аппаратов, да и было их за всю историю всего два. Но в20 октября 2018 года стартовала миссия BepiColombo, которая достигнет Меркурия в 2025 году. Столько много времени требуется для маневров около Венеры, Земли и Меркурия, чтобы погасить скорость и затем выйти на орбиту.
Карликовые планеты
Данные небесные тела отличаются своими маленькими размерами и удаленностью от Солнца. Эта группа объектов остается менее изученной из-за их расположения. Но с развитием техники у ученых появляется больше данных, имеющих большое значение в изучении космоса.
Плутон
Это одна из самых маленьких планет Солнечной системы, получившая в 2006 году статус «карликовая». Продолжительность ее вращения вокруг главной звезды — 248 лет, а оборот вокруг своей оси — 6,5 суток. Плутон расположен в поясе Койпера.
Несмотря на свои миниатюрные размеры, у него есть 5 спутников, самый известный из которых Харон. По своим габаритам он почти не уступает Плутону, поэтому их еще называют «двойной» планетой.
Поверхность Плутона состоит из камня и льдов, а атмосфера содержит большое количество углеводородных примесей, придающих планете коричневатый оттенок.
Церера
Долгое время считалась самым крупным астероидом, позже ей присвоили статус карликовой планеты. Но в своей группе по габаритам она занимает последнее место. Была обнаружена первой среди всех карликовых планет, в 1801 году. Находится Церера между Марсом и Юпитером.
Церера
Поверхность Цереры состоит из пород глинистого происхождения и кусков льда. Под коркой находится толстый ледяной слой и маленькое ядро. Разряженная атмосфера представляет собой водяной пар. Естественных спутников у Цереры нет.
Макемаке
Третья по величине среди карликовых планет, расположенная в поясе Койпера. Ученые ее открыли почти в одно время с Эридой. В отличие от остальных космических , была названа в честь богини изобилия, которой поклоняются племена с острова Пасхи.
Макемаке
Как и другие карликовые планеты, Макемаке пока еще мало изучена. Астрономам еще не удалось определить ее точные размеры. Но известна продолжительность года, которая равняется 306 земным годам. Поверхность карликовой планеты состоит из метанового льда и углеводородных смесей. Постоянной атмосферы у этой планеты нет. У Макемаке есть едва видимый спутник.
Эрида
По размерам не намного больше Плутона, но именно из-за нее последний потерял свой статус планеты. Эрида находится в поясе Койпера. Продолжительность вращения вокруг Солнца — 561 земной год.
Эрида была открыта в 2005 году, и астрономы были уверены, что обнаружили десятую планету. Но позже они отнесли ее к карликовым небесным телам.
Эрида
Эрида состоит из льдов и углеродных примесей, при испарении они образуют временную газовую оболочку. Она удалена от Солнца на 10 млрд. км, поэтому температура на ее поверхности не поднимается выше –253ºС.
Хаумеа
Это карликовая планета с самым быстрым вращением: один оборот вокруг своей оси занимает всего 4 часа, а вокруг Солнца — 282 года. Другое отличие Хаумеа от небесных тел Солнечной системы — неправильная сплюснутая форма, напоминающая яйцо. Эта планета была открыта одновременно с Эридой в 2005 году.
Хаумеа
Хаумеа выделяется среди карликовых планет наличием колец и малых небесных тел, образовавшихся в результате столкновения с крупным астероидом. Находится в поясе Койпера, а на ее перемещение незначительно влияет гравитация Нептуна. По своему составу Хаумеа — ледяной объект с минеральными и углеводородными примесями. Атмосферы эта карликовая планета не имеет.
Еще не все планеты Солнечной системы подробно изучены из-за их особенностей и удаленности. Но с развитием технологий удается получать новые данные, из-за которых приходится пересматривать устоявшиеся концепции. Возможно, в будущем появятся исследовательские аппараты, которые смогут собрать больше сведений о Венере, газовых гигантах и карликовых планетах.
Конструкция межпланетной станции Мессенджер
На старте космический аппарат весил приблизительно 1 100 кг с его полной нагрузкой, где масса топлива составляла 600 кг. Корпус станции с размерами 1,42×1,85×1,27 м изготовили из углепластика. Одна сторона Мессенджера, которая была обращена к Солнцу была защищена специальным экраном размером 2,5×2 м, так как мощность солнечного излучения у орбиты Меркурия в 11 раз выше, чем у Земли. Чтобы избежать перегрев, корпус покрыли многослойной теплоизоляцией, а для отвода тепла от корпуса были предусмотрены радиаторы и тепловые трубы. Дополнительным источником энергии были две поворотные панели солнечных батарей размером 1,5×1,65 м.
Научные инструменты
- Двухрежимная камера. Обеспечивала полную карту поверхности Меркурия с разрешением 250 метров/пиксель, а также изображения районов, представляющих геологический интерес, с разрешением 20-50 метров/пиксель. Цветовое изображение было возможно только с узкополосным фильтрующим колесом, прикрепленным к широкоугольной камере.
- Гамма-спектрометр. Измерял гамма-излучение с поверхности Меркурия для определения состава планеты путем обнаружения определенных элементов: кислород, водород, кремний, сера, железо, калий, торий, уран) на глубине до 10 см.
- Нейтронный спектрометр. Определял водородный минеральный состав до глубины 40 см путем детектирования низкоэнергетических нейтронов, возникающих в результате столкновения космических лучей с минералами.
- Рентгеновский спектрометр. Определял минеральный состав в пределах 1 мм поверхности Меркурия путем обнаружения рентгеновских спектральных линий от магния, алюминия, серы, калия, титана и железа в диапазоне 1-10 кэВ.
- Магнитометр. Измерял магнитное поле вокруг Меркурия в деталях, чтобы определить силу и среднее положение поля.
- Лазерный высотометр. Предоставлял подробную информацию относительно высоты рельефа на поверхности Меркурия путем детектирования света инфракрасного лазера в виде отраженного от поверхности света.
- Спектрометр атмосферного и поверхностного состава. Определял характеристики разреженной атмосферы, окружающей Меркурий. Установил преобладание минералов железа и титана на поверхности.
- Энергетический спектрометр частиц и плазмы. Измерял заряженные частицы в магнитосфере вокруг Меркурия с помощью энергетического спектрометра частиц (EPS) и заряженные частицы, которые поступают с поверхности с помощью быстрого плазменного спектрометра изображений (FIPS).
- Радиотехника. Измеряла гравитацию Меркурия и состояние планетарного ядра, используя данные позиционирования космического аппарата.
Интересные факты
Меркурий — самая загадочная из планет и наполнена интересными особенностями. Но какими?
- Эта планета самая первая по близости к Солнцу. Расстояние к нему всего около 58 млн. км.
- Если сравнивать расстояние от Меркурия до Солнца, по сравнению с удаленностью нашей планеты, разница составит 2,6 раза.
- В солнечной системе всего 2 планеты наделены магнитосферой. Одна из них — наша, а вторая — Меркурий. Магнитное поле карлика более слабое по мощности — в 100 раз меньше земного.
- В древности считали, что эта планета не вращается вокруг своей оси. Но это не так. Данные, полученные в 1960 году, благодаря развитию радиолокации опровергли эту теорию. Год здесь длится всего 88 дней, для нас это 2 месяца и 26 дней.
- Несмотря на совсем крохотные размеры, увидеть эту планету с Земли можно даже без телескопа.
- Поверхность Меркурия похожа на морщинки, научное название — эскарпы. Их происхождение приписывают большим перепадам температур в ядре планеты. Эти «морщинки» иногда достигают несколько сотен километров в высоту.
- Совсем недавно ученые установили. На планете существуют подземные океаны их пара, которые выходят на поверхность Меркурия с помощью гейзеров.
- Слабые геологические процессы в недрах Меркурия не дают возможности ему самовосстановиться. Поэтому на планете располагается множество кратеров, возникших от столкновения с космическими телами.
- Первое упоминание об этой планете относится к шумерской эпохе. Это приблизительно 3000 год до н.э.
- У этой планеты есть атмосфера, состоящая из тонкой прослойки газов и гравитация. Она слабее земной на 38%. Это влияет и на вес. 100 земных кг на этой планете будут легче и составят всего 37.7 кг.
- У планеты даже есть свой микки маус.
Гипотезы образования Меркурия
Теории, согласно которым были сформированы планеты, будоражат умы ученых ни одно десятилетие. Какая из них верная — доподлинно не известно. Для их подтверждения или опровержения не хватает многих данных, которых на данном моменте развития науки получить не удается. Возможно, точные ответы получат наши потомки. Сейчас, в астрономии, существует несколько гипотез, которые являются основоположниками теорий формирования планет.
- Одна из них — небулярная. Согласно ей, материя, из которой формировался Меркурий, получилась путем сближения двух звезд в космической туманности.
- По второй — Меркурий никогда не считался полноценной планетой. Он спутник Венеры. Что стало причиной его отдаления, спорят до сих пор.Благодаря математическим расчетам, произведенным в 1970 году американскими астрономами, эта теория нашла свое подтверждения. Этим можно объяснить и аномалию вращения планеты.
- Еще одна гипотеза возникновения — Меркурий получился из ядра (зародыша) протопланетного тела. Под влиянием космического излучения и ветров, из недр протопланеты были вымыты практически все легкие химические элементы. Поэтому, сейчас на Меркурии переизбыток тяжелых.
Помимо самой планеты, ученые спорят и о ее ядре. Оно слишком большое для небесного карлика. Возможно, ранее планета имела совершенно другие масштабы. Намного больше. Но, из-за столкновения с каким-то из космических объектов, произошло разрушение ее верхнего слоя, обломки которого рассеялись в космическом пространстве. А ядро Меркурия осталось прежним.
Аномальная прецессия орбиты
Меркурий, со слов ученых, наиболее точно иллюстрирует теорию относительности. Она просматривается в его движениях. Согласно механике, разработанной Ньютоном, все планеты вращаются вокруг нашей звезды по траектории эллипса. Гравитация остальных планет прямо пропорционально влияет на их орбиту и немного сдвигает ее. Это называется прецессировка. И если остальные подходят под этот расчет, то только не Меркурий. Для него дуговая погрешность составила целых 0.1 секунды. В космических масштабах даже такая малая величина имеет огромное значение. И не вписывается в земные теории и законы. Первые упоминания об аномалии датированы 1859 годом. Тогда астроном из французской обсерватории — Урбен Леверье предположил. Что на орбиту Меркурия оказывает влияние другая, еще не обнаруженная планета. Или он, на каком-то этапе вращения, пересекает пояс астероидов. Этой мифической планете даже дали название — Вулкан. Но все предположения так и остались только теорией.
| Перигелий | 46 001 009 км 0,30749951 а.е. |
| Афелий | 69 817 445 км 0,46670079 а.е. |
| Эксцентриситет орбиты | 0,20563593 |
| Сидерический период обращения | 87,969 дней |
| Синодический период обращения | 115,88 дней |
| Орбитальная скорость | 47,36 км/с |
| Наклонение | 7,00° относительно плоскости эклиптики 3,38° относительно солнечного экватора 6,34° отн. инвариантной плоскости |
| Долгота восходящего узла | 48,33167° |
| Аргумент перицентра | 29,124279° |
Из чего состоит Меркурий?
Поскольку Меркурий относится к группе земных планет, он в основном состоит из железа, никеля и силикатов. Большую часть объема Меркурия — около 61% — занимает огромное железное ядро, размером примерно с нашу Луну. Для сравнения, ядро Земли составляет лишь 16% от ее объема. Ядро планеты окружено мантией толщиной примерно 400 километров. Поверхность Меркурия также напоминает лунную — она каменная, твердая и густо покрыта кратерами.
Кратеры появляются от столкновений с астероидами или другими космическими объектами; чем больше кратеров на планете, тем она старше. Наличие на Меркурии такого количества кратеров говорит о его солидном возрасте.
Как выглядит Меркурий на фото
Меркурий
Меркурий — одна из четырех планет ближайших к Солнцу,также она относится к числу четырех малых планет солнечной системы. Планета имеет твердую поверхность. Движение Меркурия по траектории очень быстрое, он движется быстрее чем все остальные планеты. Обжигаясь лучами солнца днем, он полностью замерзает ночью.
Характеристика планеты Меркурий:
Диаметр на экваторе: 4878 км.
Температура поверхности: 350 днем и -170 ночью.
Обращение вокруг Солнца: 87,97 суток.
Период вращения (оборот вокруг оси): 58 дней.
Атмосфера: очень разреженная, гелий.
Количество спутников: нет.
Основные спутники планеты: нет.
Поверхность
Больше всего меркурианский рельеф схож с лунным. Поверхность очень обильно испещрена кратерами, это свидетельствует о многочисленных столкновениях с метеоритами. Крупных кратеров меньше, чем на Луне. Наибольший из них называется бассейн Равнины Жары, и имеет размеры 1525×1315 км.
Характерная черта ландшафта – крупные зубчатые откосы, или уступы, образовавшиеся при остывании планеты, сопровождавшемся её сжатием примерно на 1%, и тянущиеся на огромные расстояния.
В отличие от Луны, или Марса, поверхность Меркурия практически однородна. Наивысшая точка возвышается 4,48 км над средним уровнем поверхности, самая нижняя – на 5,38 км ниже его. Вулканической деятельности замечено не было.
День и ночь на Меркурии
Меркурий очень медленно вращается вокруг собственной оси. Поэтому на нем не происходит каких-либо значительных событий. За период полного
обращения Меркурия вокруг Солнца планета делает лишь полтора поворота вокруг своей оси. Другими словами, Меркурий три оборота вокруг своей оси совершает за
два своих года, вращаясь примерно в направлении своего движения по орбите. Один оборот по орбите вокруг Солнца Меркурий совершает за 88 земных суток.
Меркурий это единственная планета в солнечной системе, о которой известно, что её орбитально/вращательный резонанс отличается от 1:1. Из-за столь медленного
движения получается, что сутки на Меркурии (за сутки принят временной интервал между двумя последовательными восходами Солнца) равны двум меркурианским годам
(т.е 176-ти земным суткам — точнее: 4222,6 земных часов). Тот факт, что время оборота Меркурия вокруг оси соответствует 2/3 времени его обращения вокруг
Солнца, теперь расценивается как наличие резонанса между этими двумя вращениями, который возник из-за гравитационного воздействия Солнца на Меркурий.
Впервые измерен период обращения планеты вокруг оси, был в 1965 году́ с помощью радиолокационного метода (раньше ошибочно считалось, что
Меркурий всегда повернут к Солнцу одной стороной, как Луна к Земле).
По этой причине, в течение долгого времени одно из полушарий Меркурия остается повёрнутым к Солнцу. Из этого следует, что на поверхности
Меркурия контраст между ночью и днем сильнее, чем на любой другой планете. Колебания температуры таковы, что ночью температура полушария Меркурия,
находящегося на противоположной от Солнца стороне падает до -180°С, но когда он находится в афелии, ближе к «вечеру», температура может достигать +430°C.
Как уже было сказано в разделе
«Орбита Меркурия», на Меркурии не существует времён года в том смысле, который мы вкладываем в это понятие на Земле. Предположительно, это
происходит из-за того, что ось вращения планеты находится под прямым углом по отношению к плоскости орбиты. Как следствие, рядом с полюсами есть области, до
которых солнечные лучи не доходят никогда. Обследование, проведенное радиотелескопом «Аресибо», позволяет предположить, что в этой студёной и темной
зоне есть ледники. Ледниковый слой может достигать 2 м и покрыт слоем пыли.
Наблюдение Меркурия
Из-за близости к Солнцу Меркурий можно наблюдать только на закате или на восходе, когда он отстоит максимально далеко от Солнца – в наибольших элонгациях. Но даже тогда это не очень удобный объект для наблюдений, так как низкое расположение над горизонтом сопряжено с сильными атмосферными помехами. Максимальное удаление от Солнца может достигать 28 градусов.
Лучше всего наблюдать Меркурий в низких широтах – чем ближе к экватору, тем меньше время сумерек и наступления темноты. В высоких широтах Меркурий практически не виден.
Обнаружить Меркурий на небе можно и невооруженным глазом – его яркость может меняться от -1.9 до 5.5m.
Наблюдения Меркурия в телескоп в целом не отличаются от наблюдений других планет, но требуют отличного оборудования. Использовать лучше рефлектор. Надеяться на что-то выдающееся не стоит – после Луны, Юпитера или Сатурна, Меркурий может разочаровать. Планета маленькая, расположена далеко, никаких деталей не покажет.
Увидеть фазы Меркурия можно в 80-мм телескоп с увеличение 100х. Но разглядеть какие-то детали на поверхности, хотя бы пятна, гораздо труднее. Для этого надо иметь не только отличный телескоп, но и опыт. Лучше делать это с апертурой от 100 мм. Телескоп в 250 мм позволит потренироваться в поиске деталей не только по терминатору, но и по противоположной стороне. Конечно, пятна разного цвета трудно назвать деталями, но все-же.
Наблюдения Меркурия могут стать задачей для проверки собственных возможностей. Многие любители астрономии вообще никогда этого не делали, так что взглянуть на самую маленькую планету Солнечной системы однозначно стоит.
Источники
- https://v-kosmose.com/planeta-merkuriy-interesnyie-faktyi-i-osobennosti/https://www.poznavayka.org/astronomiya/planeta-merkuriy-samaya-blizkaya-k-solntsu/https://kipmu.ru/merkurij/