Merkur

 

Merkur je planeta najbliža Suncu. Najmanja je planeta i udaljena je od Sunca prosječno 0,387 AU ili 57,910.000 km. Kreće se vrlo eliptičnom orbitom, pa se udaljenost od Sunca mijenja između 46 i 70 miliona km. Promjer Merkura je 4.880 km, a masa 3,30×1023 kg. Jedina letjelica koja se približila Merkuru je bio Mariner 10 koji je tokom tri susreta snimio oko 45% površine. Zbog blizine Sunca, rijetko je u povoljnom položaju za promatranje, a i tada je vidljiv iznad horizonta samo kratko vrijeme prije izlaska ili nakon zalaska Sunca. Merkur nema prirodnih satelita.

Merkur je bio rimski bog trgovine i putovanja, glasnik bogova. Stari su mu Grci nadjenuli čak tri imena: opće ime Stilbon, Apolon za jutarnju pojavu, te večernje ime Hermes, prema bogu medicine, magije, trgovine, lopova, govornika i okultnoga.

Atmosfera

Merkurova atmosfera je vrlo rijetka, oko 1012 puta rjeđa od Zemljine. Zbog toga se najčešće smatra da Merkur nema atmosferu. Zbog visokih temperatura i slabe gravitacije, atomi i molekule atmosfere neprestano odlaze s planete. Izgubljena atmosfera obnavlja se na slijedeće načine: česticama sunčevog vjetra zarobljenih merkurovim magnetskim poljem, isparavanjem polarnog leda i isparavanjem prilikom udara mikrometeora.

Površinska temperatura

Prosječna temperatura Merkurove površine je 452 K, ali se mijenja u širokom rasponu od 90 K do 700 K. Razlog ovako velikih razlika je Merkurova spora rotacija oko vlastite ose. Strana okrenuta Suncu izložena je dugotrajnom zagrijavanju, pa prosječna dnevna temperatura iznosi 623 K. Kada tačka na površini dođe na noćnu stranu, počinje sporo hlađenje. Prosječna temperatura na noćnoj strani je 103 K.

Zbog vrlo velike eliptičnosti putanje, veliki je i raspon energije koju Merkur prima od Sunca. Kada je najbliže Suncu, subsolarna tačka (tačka na kojoj je Sunce u zenitu) prima čak deset puta više energije po jedinici površine nego Zemlja, dok na dijelu putanje najdaljem od Sunca ta tačka prima samo četiri puta više energije. Merkur nema tekućine na površini, niti gušću atmosferu, čija bi strujanja ublažila temperaturne razlike kao što se to događa u slučaju Venere i Zemlje.

Reljef

Površina Merkura je vrlo slična Mjesečevoj površini, prepuna udarnih kratera, kružnih brda i bazena. Krateri se javljaju sa središnjim uzvišenjima i bez njih. Oko nekih kratera se šire svijetle zrake. Udarni su krateri i do danas očuvani jer na Merkuru nema ni atmosfere ni vulkanske aktivnosti koja bi ih izbrisala. Materijal iz kratera je mnogo manje odbačen nego na Mjesecu zbog veće gravitacije Merkura. Pored kratera, na Merkuru se mogu zapaziti i pukotine koje su nastale pri stezanju Merkura usljed hlađenja nakon faze bombardiranja planetezimalima. Te pukotine se nazivaju resasti rasjedi. Visoki su 2-3 km, a pružaju se stotinama kilometara u duljinu. Smatra se da se uslijed stezanja Merkurov polumjer s vremenom smanjio za čitav kilometar (oko 0.1%).

Najizrazitija tvorevina na Merkuru (od fotografiranih detalja) je Caloris Basin (Planitia Caloris, Ravnica Vrućine), s promjerom oko 1300 km. To je bazen valovito naboran s koncentričnim planinskim prstenovima i rubnim planinama. Dno bazena je napunjeno sa sasušenom lavom i puno je mlađih kratera. Nazvano je Caloris zbog toga što je to najtoplije mjesto na Merkuru. Naime, svaki put kada Merkur dođe na dio putanje najbliži Suncu, upravo se na ovom području nalazi subsolarna točka. Točno na antipodu Ravnici Vrućine se prostire jako brdovit teren koji je nastao koncentriranjem udarnih valova potaknutih udarom koji je oblikovao Ravnicu.

Tlo na Merkuru je rahlo i razmrvljeno, kakvo nastaje pod udarima meteorita. Pored meteorita, na Merkurovo tlo djeluje i termička erozija, širenje i skupljanje tla zbog naglih promjena temperature. Isti je proces odgovoran i za nastajanje pustinja na Zemlji.

Mariner 10 američka svemirska letjelica iz programa Mariner, lansirana 3. studenog 1973. prema Merkuru i Veneri. Mariner 10 je lansirana dvije godine poslje Mariner 9, i ova letjelica je zadnja u programu Mariner jer su letjelica Mariner 11 i Mariner 12 bile preimenovane u Voyager 1 i Voyager 2. Letjelica Mariner 10 je bila prva letjelica koja je koristila principe gravitacijske praćke, koristeći gravitacijsku silu planeta Venere za ispomoć u dosezanju orbite planete Merkur. Mariner 10 je također koristila pritisak sunčevog zračenja na sunčevim panelima i velikoj paraboličnoj anteni da bi se promjenila visina orbite letjelice.

Led na polovima

Radarska snimanja posljednjih godina otkrila su u blizini Merkurovih polova područja velike radarske refleksivnosti, što bi moglo upućivati na prisustvo leda. Radarski svijetlih područja pronađeno je nekoliko desetaka, a većina ih po položaju, obliku i dimenzijama odgovaraju nekim poznatim kraterima u blizini oba Merkurova pola. Položaj najvećeg radio-svijetlog područja na južnom polu poklapa se s položajem velikog kratera Chao Meng-Fu. Sjeverni Merkurov pol, za razliku od južnog, letjelica Mariner 10 nije fotografirala, pa još ne možemo povezivati radio-svijetla područja s kraterima.

Depolariziranost reflektiranog vala također upućuje na prisustvo leda, a i otkriće leda na dnu kratera na Mjesečevim polovima daje dodatnu težinu ovoj pretpostavci. Leda bi na Merkuru moglo biti i do hiljadu puta više nego na Mjesecu.

Pretpostavlja se da se led nalazi u područjima vječne sjene, na dnu polarnih kratera. Teoretske studije pokazuju da bi temperatura ovih područja mogla biti ispod 102 K (-171 °C), što bi omogućilo očuvanje leda još od vremena nastanka Sunčevog sistema.

Reflektivnost ovih područja nije velika kao kod ledenih satelita kao što su Europa, Ganimed ili Kalisto, no ipak je znatno veća od reflektivnosti ostatka Merkurove površine. Iako i neki drugi materijali poput nekih metalnih sulfida ili nataloženih iona natrija mogu imati sličnu reflektivnost, položaj ovih područja upućuje upravo na vodeni led.

Kako je led uopće dospio na Merkur? Dva su moguća izvora: otpuštanje plinova iz unutrašnjosti i bombardiranje meteoritima. Nažalost, još uvijek nemamo dovoljno informacija o broju kometa i asteroida koji se nalaze (ili prolaze) u blizini Sunca, pa nije moguće donijeti realne procjene o količini raspoložive vode.

Svojstva unutrašnjosti planeta

Merkurova jezgra se sastoji od relativno velike željezne jezgre (u usporedbi s veličinom jezgre Zemlje). Unutrašnjost se sastoji od 70% metala i 30% silikata. Prosječna gustoća Merkura je 5430 kg/m3, što je nešto manje od prosječne gustoće Zemlje. Razlog zašto Merkur, unatoč velikoj količini željeza, ima manju gustoću nego Zemlja je u tome što cjelokupna masa Zemlje pritišće planet i stvara veću gustoću. Merkur ima masu od samo 5,5% mase Zemlje. Jezgra Merkura popunjava 42% planetarnog prostora (kod Zemlje samo 17%). Jezgru okružuje plašt debljine 600 km. Merkur nema magme.

Orbita

Merkurova orbita je ekscentrična i varira 46 do 70 miliona km u polumjeru. U 19. stoljeću opažene su promjene u Merkurovoj orbiti: tačka u kojoj se Merkur najviše približava Suncu (perihel) zakretala se pomalo nakon svakog obilaska. Ova pojava nema objašnjenja u Newtonovoj klasičnoj mehanici i dugo se smatralo da postoji jedna nevidljiva planeta, nazvana Vulkan, koja utječe na orbitu Merkura. Izmjereno odstupanje nije se moglo pripisati isključivo gravitacijskom uticaju poznatih planeta.

Pojavom Einsteinove teorije relativnosti pronađeno je objašnjenje za ova mala odstupanja. Zbog velike ekscentričnosti orbite, brzina Merkura se mijenja, a time i njegova masa (relativistički učinak). U tome se razlikovalo predviđanje klasične mehanike: Keplerovi zakoni predviđali su promjenu brzine planeta, ali su podrazumijevali stalnu masu.

Ove promjene su male, ali izraženije kod Merkura nego kod drugih planeta, zbog njegove blizine Suncu.

Rotacija

Merkur vrlo sporo rotira oko vlastite ose. Nekada se smatralo da je zbog plimnih sila sinhroniziran sa Suncem (uvijek okrenut Suncu istom stranom). To bi značilo da se okrene oko sebe tačno u istom vremenu u kojem napravi jedan okret oko Sunca – rezonancija 1:1. Međutim, radarska promatranja 1965. g. pokazala su da je u rezonanciji 3:2. Okrene se tri puta oko vlastite ose za vrijeme dva obilaska oko Sunca. Ova rezonancija je stabilna zahvaljujući velikoj ekscentričnosti Merkurove putanje. Do prvobitnog, pogrešnog zaključka astronomi su došli promatrajući ga uvijek u najpovoljnijoj tački putanje, gdje je uvijek pokazivao istu stranu. Razlog tome je što se uvijek u istoj tački svoje 3:2 rezonancije nalazi u najpovoljnijem položaju za promatranje.

Ovako spora rotacija Merkura ima kao posljedicu neke zanimljive efekte. Promatrač na površini može u određenim uvjetima vidjeti Sunce kako izlazi, vraća se nazad ispod obzora (retrogradno gibanje) i ponovo izlazi. To se događa zbog promjena orbitalne brzine, prema 2. Keplerovom zakonu. Četiri dana prije perihela orbitalna brzina prestiže brzinu rotacije i Sunce se počinje prividno gibati unazad. Četiri dana nakon perihela orbitalna brzina se dovoljno smanji, tako da se Sunce nastavlja normalno gibati.

Magnetosfera

Magnetsko polje Merkura je jačine 1% zemljinog, što je relativno jaka magnetosfera s obzirom na brzinu rotacije planete i sastav jezgre i plašta. Izvor ovako jakog magnetskog polja mogla bi biti cirkulacija tekućih rastopljenih tvari oko jezgre planeta, no kako Merkur nije toliko vruć u unutrašnjosti da bi se otopili cink ili željezo, moguće je da oko jezgre struje tvari koje imaju nižu temperaturu taljena kao sumpor. Također se smatra mogućim da je merkurovo magnetsko polje ostatak efekta koji je magnetizirao skrutnuti materijal.

Historija istraživanja

Merkur je poznat još od antičkog doba. Zapisi sežu od 264 godine pr. Kr. Proučavanja Merkura su uvijek bila teška zbog blizine Sunca. Tek je 1965. godine, uz pomoć radio valova određen period rotacije. Jedina svemirska sonda koja je posjetila Merkur je Mariner 10, koji je u tri navrata posjetio Merkur, tokom kojih mu se približio na najmanje 271 km. Prilikom tih je susreta snimljeno 45% Merkurove površine. Mariner 10 i dalje posjećuje Merkur, ali s umrtvljenim instrumentima. Na osnovi gibanja letjelice u gravitacijskom polju Merkura je određena masa ovog planeta.

NASA je u avgustu 2004. prema Merkuru uputila letjelicu MESSENGER (MErcury Surface, Space ENviroment, GEochemistry and Ranging) koja će provoditi vrlo detaljna istraživanja ove planete.

Sastav atmosfere

31,7%  kalij
24,9%  natrij
9,5%  atomski kisik
7,0%  argon
5,9%  helij
5,6%  molekularni kisik
5,2%  dušik
3,6%  ugljikov dioksid
3,4%  voda
3,2%  vodik

Uskoro…