Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Меркурий - планета ближайшая к Солнцу

Космические исследователи Меркурия

MESSENGER открывает тайны Меркурия

     В июле 2008 общественности были представлены новые результаты обработки научных данных, полученных в ходе первого пролета Меркурия американской автоматической межпланетной станцией Messenger.

     Напомним, что она была запущена 3 августа 2004 г. и 14 января 2008 г. прошла на минимальном расстоянии 201.5 км от поверхности Меркурия, отсняв около половины того полушария, которое было в тени во время съемок КА Mariner 10 в 1974-1975 гг., и выполнив впервые за более чем три десятка лет комплексные наблюдения планеты.

Космический аппарат MESSENGER
Меркурий глазами художника!
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER

     Первая серия из 11 статей по результатам январского пролета Меркурия была опубликована в Science 4 июля 2008 г. В них рассказывается об отражательных и спектроскопических свойствам поверхности планеты и об особенностях ее рельефа, об обнаружении вулканизма на Меркурии, о магнитном поле и магнитосфере и о составе атмосферы планеты.

Так есть ли лед на Меркурии?

     Пожалуй, самые интересные данные в ходе первого пролета Меркурия получил высокоскоростной видовой плазменный спектрометр FIPS, который вместе со спектрометром заряженных частиц EPS входит в состав прибора EPPS и исследует состав газовой среды вокруг планеты.
     «Настоящая» плотная атмосфера у Меркурия отсутствует. Даже если она и существовала на ранней стадии эволюции планеты, то вследствие близости к Солнцу была вскоре «сдута» его излучением. Есть лишь очень разреженная газовая оболочка - экзосфера, образованная нейтральными атомами и ионами, которые солнечный ветер «выбивает» из поверхности планеты (это называют химической эрозией). Концентрация их в экзосфере настолько низка, что они с большей вероятностью будут сталкиваться с поверхностью планеты, чем между собой, и могут свободно диссипировать (уходить) в межпланетное пространство.
     Экзосфера имеется и у других планет земной группы - Венеры, Марса и Земли. На нашей планете экзосфера начинается на 450 км и простирается до нескольких тысяч километров от поверхности, где концентрация частиц становится такой же, как в межпланетном пространстве. На физические процессы в экзосфере сильно влияет магнитное поле планеты, которое определяет движение в магнитосфере ионов, образовавшихся после ионизации нейтральных атомов.
     У Меркурия (так же, как и у Луны) экзосфера, очевидно, начинается непосредственно от поверхности и имеет протяженность до 40000 км, образуя вслед за ней экзосферный «хвост». Состав ее экзосферы определяется влиянием солнечного ветра и магнитного поля и, возможно, меняется с широтой.
     Итак, в течение 30 минут спектрометр FIPS вел измерения в экзосфере Меркурия в трех областях, на дневной стороне, вблизи терминатора и в «хвосте», и построил спектр ионов - график их численности в зависимости от отношения массы к заряду m/q. Разбираться в таких графиках и определять, сколько и каких ионов присутствует в экзосфере, было бы несложно, если бы все они имели заряд ±1. К сожалению, пики от двукратно ионизированных атомов и молекул попадают уже совсем «не туда» и запутывают картину. Помогает логика и какие-то априорные представления о составе поверхности планеты или о нейтральных атомах в атмосфере. Если уже известно, что в ней имеется натрий, логично ожидать его и в спектре.
     Самым высоким, как и ожидалось, оказался пик натрия и магния на отметках 23-24 а.е.м. Безошибочно выявлялось присутствие калия и кальция, кремния, молекулярного кислорода, а также гелия. На участке 32-35 лежал пик размером в 2/3 от максимума, который исследователи приписали однократно ионизированным сере и сероводороду.

Космический аппарат MESSENGER
Спектр ионов в экзосфере Меркурия
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER

     Но полным сюрпризом для ученых стало обнаружение ионов с отношением m/q от 17 до 19 в больших количествах - лишь в 3-4 раза меньше, чем самых многочисленных ионов натрия. В этом диапазоне масс находятся атомарный кислород О+, гидроксил ОН- и вода Н20+, и проще признать невероятное - наличие воды в экзосфере Меркурия, - чем объяснить данную область графика какими-то экзотическими соединениями в высокой степени ионизации.
     «Никто из нас этого не ожидал! Я не знаю человека, который мог бы предположить, что мы получим такие результаты. Мы очень удивлены», - не скрывал своих эмоций Томас Зурбахен (Thomas Н. Zurbuchen), член научной группы проекта Messenger из Мичиганского университета.
     Откуда же берется эта вода и ее производные? Ведь поверхность этой планеты подвергается мощнейшему нагреву со стороны Солнца. Средняя температура в момент меркурианского полдня близка к +350 °С, причем, когда Меркурий находится в перигелии своей орбиты, она поднимается до +430°C, а в афелии «всего лишь» до +280°С. После захода Солнца температура в околоэкваториальных областях резко снижается до -100 °С, а к полуночи вообще доходит до -170 °С. И хотя поверхностный слой Меркурия имеет отличные теплоизолирующие свойства, вся вода, которая могла бы находиться на поверхности планеты, должна была давно ее покинуть.

Космический аппарат MESSENGER
     После января 2008 г. ученые продолжили работу над составлением топографической карты планеты, которая будет самой детальной из всех существовавших ранее - как по охвату территории, так и по количеству открытых структур на единицу площади поверхности. А перед Международным астрономическим союзом IAU стоит другая задача: дать названия новым открытым структурам, придерживаясь сложившихся традиций в выборе имен. 28 апреля было объявлено, что некоторые из них уже утверждены.
     По существующим правилам, уступы на Марсе получают имена кораблей известных мореплавателей. Поэтому один из уступов, открытых «Мессенджером», теперь будет носить имя Бигль (Beagle) - по имени судна, на котором совершил кругосветное путешествие знаменитый Чарлз Дарвин.
     Борозды на Марсе до визита «Мессенджера» не были известны (Mariner 10 не нашел ни одной), не было и правил, связанных с их наименованием. Теперь такое правило есть: IAU решил называть борозды на Меркурии именами великих архитектурных сооружений. И борозды, которые зафиксировал Messenger в бассейне Калорис, получили название Пантеон (Pantheon) в честь древнеримского храма, существующего по сей день. Кстати, объект в бассейне Калорис напоминает Пантеон и внешне: и тот, и другой представляет собой кольцевое образование с радиальными деталями.
     Что же касается меркурианских кратеров, то им дают имена известных художников, музыкантов и писателей, уже ушедших из жизни. И по решению IAU 10 новых кратеров, открытых 14 января 2008 г., получили имена:
     Аполлодор (Apollodorus) - в честь греческого архитектора из Дамаска, который жил во II веке н.э. и, как считается, спроектировал храм Пантеон;
     Атге (Atget) - в честь французского фотографа Эжена Атге, известного своими потрясающими фотоснимками архитектуры и улиц Парижа;
     Каннингем (Cunningham) - в честь американского фотографа Имоджин Каннингем, которая известна своими портретными работами;
     Эминеску (Eminescu) - в честь румынского поэта Михаила Эминеску, которого считают родоначальником современного румынского языка;
     Кертеш (Kerte'sz) - в честь американского фотографа венгерского происхождения Андре Кертеша, который ввел в жизнь понятие «фоторепортаж»;
     Неруда (Neruda) - в честь чилийского поэта, лауреата Нобелевской премии и политика Пабло Неруды, известного своими стихами о любви;
     Радитлади (Raditladi) - в честь поэта и драматурга Л. Д. Радитлади из Ботсваны, который также основал Федеральную партию - первую политическую партию этого государства;
     Зандер (Sander) - в честь немецкого фотографа Аугуста Зандера, известного своими портретными работами;
     Свейнсдоттир (Sveinsdo'ttir) - в честь одной из первых исландских художниц Юлианы Свейнсдоттир, мастера текстильного дела и новатора, творившей в 1930-1950-х годах;
     Сяо Чжао (Xiao Zhao) - в честь китайского художника, работавшего у императора Гао Цзуна из династии Южная Сунь.
     «Мы рады, что Международному астрономическому союзу потребовалось не так много времени, чтобы дать имена тем районам ландшафта, которые впервые были запечатлены на снимках КА, - сказал по этому поводу научный руководитель проекта Messenger Шон Соломон (Sean Solomon) из Института Карнеги в Вашингтоне. - Наша научная группа только что закончила работу над первыми предварительными отчетами о пролете Меркурия, и с этого момента при упоминании открытых областей на его поверхности мы можем использовать их новые, официальные имена».
НОВЫЕ ИМЕНА НА МЕРКУРИИ

     И тем не менее в 1992 г. в ходе очередных наблюдений с Земли в радиодиапазоне в полярных областях планеты были впервые обнаружены участки (около 20 округлых пятен, предположительно кратеров, поперечником в несколько десятков километров), имеющие очень высокую отражающую способность. Что же это может быть? Обладающие повышенным радиоотражением породы, содержащие сульфиды металлов металлические обнажения - или все же лед?
     Было выдвинуто предположение, что лед может существовать внутри кратеров, в которые солнечные лучи попадают лишь вскользь или не попадают вовсе из-за их близкого расположения к полюсам Меркурия. Согласно проведенным расчетам, в отсутствие атмосферы температура в таких кратерах может составлять около -175 °С в течение длительного времени, и даже на освещенных околополярных равнинах расчетная температура днем не превышает -105 °С.
     Кстати, такие же постоянно затененные кратеры есть и на Луне, и в них также предполагается наличие некоторого количества водяного льда.
     Вторая идея (отчасти перекликающаяся с первой) состоит в том, что лед на Меркурий поступает с ядрами комет, которые время от времени сталкиваются с планетой. Наконец, можно себе представить образование ОН и Н2O в ходе бомбардировки поверхности частицами солнечного ветра.
     Так или иначе, ионы водной группы в экзосфере Меркурия присутствуют. Установить их происхождение - задача дополнительного исследования.

О таинственном магнитном поле

     После первых исследований Венеры и Марса планетологи считали, что из четырех планет земной группы только одна имеет глобальное магнитное поле - это Земля. Оно есть у нашей планеты благодаря т.н. механизму «гидромагнитного динамо» - это самовозбуждение магнитного поля вследствие движения проводящей жидкости или газовой плазмы. В применении к Земле речь идет об усилении первоначального магнитного поля в результате движения электропроводящего вещества в жидком ядре планеты. Современный уровень развития технологий не позволяет получить образцы его вещества, но косвенными геофизическими и геохимическими методами было установлено, что ядро имеет железо-никелевый состав.
     Почти 35 лет назад Mariner 10 открыл магнитное поле у Меркурия, и, что самое поразительное, оно было дипольным и имело глобальный характер, в отличие от Марса и Венеры, где регистрируются локальные магнитные поля, порожденные намагниченностью вещества в далеком прошлом.

Космический аппарат MESSENGER
Бассейн Калорис в псевдоцветах
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ MESSENGER

     Проблема в том, что для возбуждения магнитного поля необходимо жидкое ядро, а возможность его существования в глубинах Меркурия не совсем согласуется с теорией. Металлическое ядро как таковое более чем вероятно уже потому, что средняя плотность вещества Меркурия (5.43 г/см3) почти такая же, как у Земли (5.52 г/см3). Расчеты показывают, что оно простирается на 80% радиуса планеты и занимает до 50% ее объема. Но, согласно представлениям ученых, у такой маленькой планеты, как Меркурий, диаметром всего 4880 км и массой 3,3х1023 кг, оно могло оставаться жидким не более четверти ее возраста, то есть от одного до полутора миллиардов лет, а в настоящее время должно было уже остыть и стать твердым. Медленное вращение планеты и наблюдаемое положение его полярной оси также «не стыкуются» с современным пониманием условий, необходимых для возбуждения магнитного поля.
     Однако Messenger подтвердил результаты «Маринера», выявив дипольное (в основном) поле с магнитным моментом 230-290 нТл, наклоненное на 5-12° к оси вращения планеты.
     «Мы не обнаружили на Меркурии никаких коротковолновых аномалий, которые бы указывали на участки намагниченной коры, и это говорит в пользу современного динамо, - говорит Брайан Андерсон (Brian Anderson) из Лаборатории прикладной физики Университета имени Джона Гопкинса, автор одной из статей в Science. - Мы очень ждем октябрьского пролета и года на орбите Меркурия, чтобы убедиться, что картина одинакова на всей планете, и подтвердить, что источником поля является ядро».
Автор материала: П. ШАРОВ, "Новости Космонавтики" 

микронаушника. Хипповые микронаушники студентам облегчат жизнь . Таможенное оформление грузов и товаров по материалам beluga-projects.com.
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru