Обжигаемый Солнцем: экскурсия на Меркурий
Меркурий кажется на первый взгляд скучным миром, где совершенно ничего не происходит. Над выжженной скалистой пустошью простирается разрежённая дымка атмосферы (её состав: 42% кислорода, 29% натрия, 22% водорода, 6% гелия, 0,5 % калия и 0,5 % других компонентов). Она не в состоянии защитить планету от ударов непрошеных гостей, поэтому здесь множество кратеров самого разного возраста и размера. Над безмолвными просторами в некоторых районах возвышаются невысокие горы. Повсюду разбросаны валуны и мелкие камни. Тени перемещаются по своему маршруту, то уступая место яркому солнечному свету, то скрывая причудливый рельеф. И так изо дня в день. Какие же тайны и интересные особенности скрывает Меркурий?
Секрет рождения
Несмотря на то, что Меркурий расположен не так далеко от Земли, изучать эту планету крайне трудно. Не всегда можно найти её на небе, часто этому мешает Солнце. А когда Меркурий всё же появляется на небосводе, то из-за близости к нашему светилу виден либо незадолго до рассвета, либо спустя некоторое время после заката, поэтому его нелегко заметить на весьма светлом небе.
Меркурий — самая маленькая планета Солнечной системы. Его средний диаметр составляет 4880 км. По своим габаритам он даже уступает спутнику Юпитера Ганимеду (средний диаметр 5268 км) и спутнику Сатурна Титану (средний диаметр 5152 км). Однако, несмотря на свои скромные размеры, он достаточно плотный, поскольку имеет такую же поверхностную гравитацию, как и Марс, средний диаметр которого 6779 км. И хотя Меркурий по сравнению с другими планетами выглядит крошечным, он намного массивнее Ганимеда и Титана. Его масса составляет 3,3×10²³ кг, а масса Ганимеда и Титана 1,48×10²³ кг и 1,35×10²³ кг соответственно, то есть Меркурий тяжелее обоих крупнейших спутников в Солнечной системе вместе взятых. Эти факты указывают на его своеобразное строение. Предполагается, что первая от Солнца планета имеет твёрдую силикатную кору толщиной от 15 до 37 км и мантию толщиной 600 км, покрывающую твёрдый внешний слой ядра, состоящего из сульфида железа, более глубокий слой жидкого ядра и твёрдое внутреннее ядро. В общем, ядро Меркурия занимает около 3/4 его диаметра — это около 3600 км, что примерно равно среднему диаметру Луны — 3474 км. Почему же у Меркурия такое большое ядро?
Есть несколько гипотез. По одной из них, Меркурий не особо отличался от других каменистых тел Солнечной системы, а его масса была в 2,25 раза больше нынешней. Однако около 4 млрд лет назад он столкнулся с массивным телом (примерно в шесть раз легче его самого) диаметром в несколько тысяч километров. Это столкновение лишило Меркурий коры и верхних слоёв мантии и сместило его на орбиту, где мы наблюдаем его сейчас. Орбита получилась самой вытянутой из всех орбит планет Солнечной системы, да ещё наклонённой к плоскости эклиптики на 7 градусов. В перигелии Меркурий более чем в полтора раза ближе к Солнцу, чем в афелии, соответственно в 45,9 млн км и 69,7 млн км от него.
Относительно недавно появилась другая гипотеза, согласно которой удара и испарения коры и мантии не было — просто Меркурий сформировался в той части протопланетного диска, откуда лёгкие элементы были выметены давлением солнечного излучения и солнечным ветром. Гипотеза основана на данных космического аппарата «Мессенджер» (о нём речь впереди), который обнаружил, что на поверхности больше калия и серы, чем ожидалось. Если бы был удар, эти элементы испарились.
Ранее существовала гипотеза о том, что Меркурий миллиарды лет назад был спутником Венеры. Разлучником космической пары стало крупное небесное тело, столкнувшееся с Меркурием. В результате, как и в первой гипотезе, кора и верхние слои мантии были сорваны, а сам Меркурий оказался на более близкой к Солнцу орбите. Этим событием можно было бы объяснить и суровый венерианский климат. Осколки, образовавшиеся после столкновения, обрушились на поверх-ность Венеры, мощные удары вызвали нагрев её недр, вследствие чего значительно увеличилась вулканическая активность, и атмосфера была отравлена ядовитыми соединениями, а рельеф навсегда был изменён потоками лавы. Однако сейчас многие астрономы с этой гипотезой не согласны. Одним из весомых аргументов в защиту их точки зрения стало следующее событие. В 2019 году планетологи из Института космических исследований им. Годдарда NASA провели моделирование геологической истории Венеры, и получилось, что климатическая катастрофа на Венере произошла 700 млн лет назад. Но это не стыкуется с историей Меркурия, следовательно, быть спутником Венеры он никак не мог. И вообще, для спутника Венеры Меркурий великоват.
Исследования обожжённой планеты
Близкое соседство с нашим центральным светилом затрудняет изучение Меркурия не только с помощью телескопов, но и с помощью автоматических межпланетных станций, хотя, казалось бы, лететь до него довольно близко. Однако попасть на орбиту Меркурия очень сложно. Дело в том, что космический аппарат, стартующий с Земли, приобретает её орбитальную скорость (около 30 км/с), поэтому для движения к Солнцу эту огромную скорость сначала необходимо погасить. А когда зонд приблизится к Меркурию, он снова наберёт большую скорость, которую надо будет согласовать со скоростью Меркурия, чтобы вывести аппарат на орбиту этой планеты. Без этого первый от Солнца захватить зонд не сможет из-за своей малой массы. А ведь в Меркурий надо ещё «попасть», поскольку он быстро движется по вытянутой орбите. В перигелии его скорость 56,6 км/с, а в афелии — 38,7 км/с. Если все изменения скорости производить двигателем, то потребуется слишком много топлива. Для этой цели используют сложные гравитационные манёвры в гравитационном поле Венеры, а для полёта к Венере — в гравитационном поле Земли. Так что запустить аппарат на задворки Солнечной системы, например, к Плутону и его соседям в Поясе Койпера, даже проще.