Warto przeczytać

Merkury jest jasną planetą, którą możemy obserwować gołym okiem. Ze względu na fakt, że jest planetą najbliższą Słońcu obserwacji możemy dokonywać jedynie tuż przed wschodem Słońca lub tuż po jego zachodzie. Maksymalna elongacja tej planety wynosi w latach 2010‑2050 nie więcej niż 28Indeks górny o^o. Obserwacje takie są bardzo trudne. Te specyficzne warunki obserwacyjne sprawiły, że starożytni astronomowie traktowali Merkurego jako dwa różne ciała niebieskie.

RhJqT6dcBLyUt

Rys. 1. Ilustracja przedstawia schemat układu planet górnych i dolnych w przypadku opozycji i koniunkcji. W centralnej części ilustracji znajduje się Słońce w postaci żółtej kuli. Wokół słońca widoczne są kołowe orbity trzech planet o różnych promieniach. Orbity narysowano czarną linią w postaci współśrodkowych okręgów w ognisku których znajduje się Słońce. Najmniejsza orbita opisana jest jako orbita planety dolnej, środkowa jako orbita Ziemi a największa jako orbita planety górnej. Przez środek Słońca przechodzi poziomy, przerywany i zielony odcinek przecinający orbity. Na odcinku tym, po lewej stronie od Słońca i na środkowej orbicie znajduje się zielona kulka symbolizująca Ziemię. Na tym samym odcinku ale na orbicie planety górnej znajduje się pomarańczowa kulka symbolizująca planetę bardziej oddaloną od gwiazdy centralnej niż Ziemia, Pomarańczowa kulka widoczna jest w dwóch położeniach na przerywanym odcinku. Jedno z położeń widoczne jest po lewej stronie od Słońca a drugie po prawej. Planeta górna, Ziemia oraz Słońce leżą na jednej prostej. Lewa pozycja planety górnej opisana jest jako opozycja a prawa, jako koniunkcja. Na orbicie planety dolnej widoczna jest żółta kulka symbolizująca planetę znajdującą się bliżej gwiazdy centralnej niż Ziemia. Planeta dolna widoczna jest w czterech pozycjach na swojej orbicie. Pierwsza pozycja znajduje się na odcinku łączącym Ziemię i Słońce, pomiędzy oboma ciałami niebieskimi. Pozycja to opisana jest jako koniunkcja dolna. Drugie położenie widoczne jest także na odcinku przechodzącym przez Ziemię i Słońce ale po prawej stronie od Słońca. Gwiazda znajduje się pomiędzy Ziemią i planetą dolną. Pozycja ta opisana jest jako koniunkcja górna. Kolejne dwa położenia planety dolnej widoczne są po lewej stronie od Słońca poniżej i powyżej pozycji koniunkcji dolnej. Przez środek Ziemi i środki planety dolnej w obu położeniach przechodzi przerywana linia prosta odchylona od kierunku poziomego w prawo o taki sam kąt w górę i w dół. Pozycja górna opisana jest jako maksymalna elongacja wschodnia a dolna, jako maksymalna elongacja zachodnia.

Najstarsze zapiski dotyczące Merkurego powstały prawdopodobnie w XIV wieku p.n.e. Merkury nazywany był w tych dokumentach przez asyryjskich badaczy „skaczącą planetą” prawdopodobnie dlatego, że obserwowano go tylko o wschodach i zachodach Słońca. Zapiski babilońskie odnoszące się do tej planety pochodzą z pierwszego tysiąclecia p.n.e. W starożytności większości obiektom na niebie przypisywano jakieś znaczenie. Merkury, ze względu na momenty dnia, w których się ukazywał, określany był mianem posłańca, gwiazdy godzinnej, patrona handlarzy.

Dopiero w IV wieku p.n.e. greccy astronomowie zrozumieli, że Apollo (Merkury widziany o poranku) i Hermes (Merkury widziany wieczorem) to jest ten sam obiekt. Rzymianie nazywali tę planetę Merkury, czyli boski posłaniec (w mitologii greckiej odpowiednikiem był właśnie Hermes). Odniesienia do Merkurego można znaleźć w każdej mitologii (chińskiej, germańskiej, hinduistycznej).

Jak wspomnieliśmy, Merkurego mimo dużej jasności jest bardzo trudno obserwować, ze względu na bliskie położenie na niebie Słońca. Do końca XX wieku obserwacje dostarczające istotnych potwierdzonych danych na temat tej małej planety były nieliczne.

Historia obserwacji Merkurego:

Pierwszych obserwacji przy pomocy teleskopu dokonał Galileusz na początku XVII wieku.

1631 - zaobserwowano po raz pierwszy tranzyttranzyttranzyt Merkurego na tle tarczy Słońca.

1639 - po raz pierwszy zaobserwowano fazyfazyfazy orbitalne Merkurego (podobne do faz Księżyca), które potwierdziły, że Merkury jest ciałem niebieskim okrążającym Słońce.

1962 - radzieccy astronomowie po raz pierwszy dokonali pomiarów Merkurego przy pomocy odbitego sygnału radiowego.

1965 - amerykańscy astronomowie przy użyciu największego radioteleskopu w Arecibo dokonali niepodważalnych pomiarów okresu rotacyjnego Merkurego – 59 dni.

Włoski astronom Giuseppe Colombo zauważył, że wartość rotacji Merkurego stanowi 2/3 wartości okresu obiegowego.

Pod koniec XX wieku, naziemnymi teleskopami już nic więcej zbadać się nie udało. Dokładnie 3 listopada 1973 roku wystrzelono pierwszą bezzałogową sondę kosmiczną w stronę Merkurego – Mariner 10. Sonda ta była pierwszą, która w drodze do celu, jakim był Merkury, wykorzystała manewr asysty grawitacyjnejasysta grawitacyjnaasysty grawitacyjnej (obliczenia niezbędne do tego manewru zrobił ten sam astronom, który obserwował Merkurego z Ziemi – Giuseppe Colombo). Celem tej sondy kosmicznej było badanie atmosfery, powierzchni i charakterystyki fizycznej Merkurego. Mariner 10 przeleciał 3 razy w pobliżu Merkurego: 29 marca i 21 września 1974 roku oraz 16 marca 1975 roku. Sonda wykonała tysiące zdjęć powierzchni, ale ze względu na powolną rotację Merkurego, jedynie 45% powierzchni udało się zbadać. Ponadto Mariner 10 dokonał pomiarów magnetosfery Merkurego. 24 marca 1975 roku zasoby paliwa w sondzie uległy wyczerpaniu i stracono łączność z sondą. Podejrzewa się, że Mariner 10 nadal pozostaje w pobliżu Merkurego i przelatuje niedaleko tej planety raz na kilka miesięcy.

Drugą sondą kosmiczną wysłaną w stronę Merkurego 3 sierpnia 2004 roku był MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging). MESSENGER dotarł do Merkurego 33 lata po zakończeniu misji Mariner 10. W roku 2008 sonda trzykrotnie zbliżyła się do Merkurego, a 18 marca 2011 roku weszła na orbitę Merkurego, co rozpoczęło główne badania tej planety trwające do 30 kwietnia 2015 roku. Dzięki wieloletnim badaniom Merkurego bezpośrednio z orbity poznaliśmy dokładne parametry fizyczne, skład chemiczny, budowę geologiczną, a także możemy oglądać tysiące zdjęć struktur powierzchniowych najbliższej Słońcu planety.

Sondy Mariner 10 oraz MESSENGER były sondami NASA. Europejska Agencja Kosmiczna (European Space Agency) oraz Japońska Agencja Eksploracji Aerokosmicznej (JAXA) 20 października 2018 roku wystrzeliły trzecią sondę kosmiczną w kierunku Merkurego. Sondę nazwano BepiColombo (nazwa sondy pochodzi od włoskiego astronoma, Giuseppe Colombo). Sonda ta będzie spadać w stronę Słońca wykorzystując pole grawitacyjne gwiazdy, a korekty jej ruchów będą wykonywane przy pomocy silnika jonowego. Silnik ten ma na celu zmniejszać prędkość sondy i nakierowywać ją na odpowiednią trajektorię w stronę Merkurego. Na drodze do celu BepiColombo wykorzysta manewr asysty grawitacyjnejasysta grawitacyjnaasysty grawitacyjnej. Głównymi celami naukowymi sondy są: badanie struktury, topografii i geologii Merkurego, badanie składu i dynamiki magnetosfery Merkurego oraz ogólne badania mające na celu poznanie pochodzenia planet bliskich gwieździe macierzystej. Szacuje się, że BepiColombo będzie leciała do Merkurego 7,2 roku i wejdzie na jego orbitę w grudniu 2025 roku.

R1VvrkKCpC8F2

Rys 2. Ilustracja przedstawia mozaikę zdjęć, na których widoczny jest fragment powierzchni planety Merkury. Zdjęcia wykonane zostały przez sondę kosmiczną Mariner dziesięć. Tło zdjęcia stanowi czarna przestrzeń kosmiczna. W centralnej części ilustracji widoczna jest szara powierzchnia kulistej planety. Na powierzchni planety widoczne są liczne kratery oraz ślady zderzeń z asteroidami i meteorytami. Ślady zderzeń poza kraterami widoczne są w postaci wyżłobionych linii stanowiących wgłębienia na powierzchni Merkurego.

Merkury obraca się bardzo wolno wokół własnej osi. Rezonans między okresem obiegu a obrotu Merkurego wynosi 3:2. Oznacza to, że na dwa pełne merkuriańskie lata przypadają zaledwie trzy merkuriańskie doby (doba stanowi 2/3 roku). Jego oś obrotu jest w zasadzie prostopadła do płaszczyzny orbity (nachylenie wynosi zaledwie 0,034 stopnia). Taki układ planety sprawia, że są na jej powierzchni struktury, do których nigdy nie docierają promienie świetlne. Ponadto ze względu na długotrwałe nagrzewanie się jednej strony planety oraz w zasadzie całkowity brak atmosfery, Merkury jest jedyną planetą w Układzie Słonecznym o tak dużej amplitudzie temperatur. Przypuszcza się, że na samym początku swojego życia Merkury był większy i miał atmosferę. W okresie wielkiego bombardowania (patrz e‑materiał „Jak powstał Układ Słoneczny”) Merkury zderzył się z innym ciałem niebieskim, wskutek czego stracił atmosferę oraz znaczącą część swojej masy. Atomy wyrzucane z powierzchni Merkurego przez drobne meteoryty i wiatry słoneczne tworzą szczątkową atmosferę. Składa się ona głównie z tlenu, sodu, wodoru, helu, i potasu. Cały czas, ze względu na małe przyciąganie grawitacyjne, kolejne cząsteczki ulatniają się do przestrzeni kosmicznej i nowe z powierzchni zasilają tę rzadką atmosferę.

Większość masy, jak i objętości (około 42%) Merkurego stanowi ciężkie żelazne jądro (promień około 2000 km), którego zewnętrzna część jest płynna. Nad jądrem znajduje się niewielki płaszcz o grubości nie przekraczającej 600 km oraz cienka skorupa. Merkury jest jedyną planetą Układu Słonecznego, która ma idealnie kulisty kształt (brak spłaszczenia przy biegunach). Gęstość Merkurego jest drugą co do wielkości (niewiele mniejsza od ziemskiej) w Układzie Słonecznym, a przy tym jest to najmniejsza planeta. Merkury posiada dość silne pole magnetyczne - 1,1% siły pola ziemskiego. Jest ono stabilne i raczej nie ulega zmianom. Pole to wytwarza się wokół Merkurego tak samo jak pole wokół Ziemi. Dzięki częściowo płynnemu jądru we wnętrzu planety tworzy się dynamoefekt dynamodynamo wytwarzające to pole. Obie sondy kosmiczne potwierdziły jego siłę i równomierny rozkład.

Dowodem potwierdzającym płynne wnętrze są też uskoki na powierzchni Merkurego (Rys 2). Wytworzyły się one przez interakcje płynnej części jądra z płaszczem co spowodowało popękanie twardej skorupy. Największy z nich rozciąga się na 500 km, nazywany jest Discovery Rupes.

RCFLIzpMCPElY

Rys 3. Zdjęcie przedstawia fragment Merkurego, gdzie pokazana jest szara powierzchnia planety pokryta licznymi kraterami powstałymi w wyniku zderzeń z meteorytami i asteroidami. W lewej części zdjęcia pokazano długi pionowy uskok. Powierzchni po lewej stronie uskoku znajduje się niżej niż powierzchnia po prawej stronie. Uskok ten nazwany został Schiaparelli Dorsum. Uskok powstał w wyniku wylania się na powierzchnię planety wewnętrznej magmy podczas zderzenia z innym obiektem poruszającym się w przestrzeni kosmicznej.

R1GIyWuvIz0Lq

Rys 4. Zdjęcie przedstawia południową część powierzchni Merkurego. Na tle czarnej przestrzeni kosmicznej pokazano fragment szarej, kulistej planety. Jej powierzchnia pokryta jest licznymi kraterami powstałymi w wyniku zderzeń z asteroidami i meteorytami. Powierzchnia Merkurego pokryta jest licznymi kraterami, ale ich rozmieszczenie nie jest równomierne. Regiony, gdzie występują częściej, uznaje się za struktury starsze.

Rud171FmxkSgn

Rys 5. Ilustracja przedstawia mapę topograficzną północnej półkuli planety Merkury. Tło ilustracji stanowi czarna przestrzeń kosmiczna. Na mapie pokazano kolorową kulę pokrytą w centralnej części niebieskim obszarem. Niebieski obszar to niziny. Na powierzchni planety znajdują się również zielone, pomarańczowe i czerwone obszary. Czerwone obszary to tereny położone najwyżej. Cala powierzchnia Merkurego pokryta jest okrągłymi kraterami powstałymi w wyniku zderzeń asteroid i meteorytów z powierzchnią planety.

RShPpOSv2ey8w

Rys 6. Ilustracja przedstawia cztery grafiki pokazujące najdokładniejszą mapę powierzchni Merkurego. Grafiki przedstawiają kulistą planetę z każdej strony na tle czarnej przestrzeni kosmicznej. Powierzchnia planety przybiera kolory od błękitnego do fioletowego. Obszary o różnych kolorach odpowiadają różnemu składowi mineralnemu powierzchni planety. Dane uzyskano poprzez pomiar spektrograficzny światła odbitego od powierzchni Merkurego. Zdjęcia wykorzystane do uzyskania danych wykonane zostały przez sondę kosmiczną Messenger.

Dzięki pomiarom sondy MESSENGER z orbity wokół Merkurego znaleziono wodę w postaci lodu i lotne związki organiczne w kraterach znajdujących się w rejonie okołobiegunowym. Są to przestrzenie, do których ze względu na ich głębokość i kąt padania promieni, nie dociera światło słoneczne. W tych regionach zawsze, bez względu na porę dnia, panuje ujemna temperatura. Jest to jedna z kilku planet Układu Słonecznego, na której występują związki niezbędne do życia, mimo że jest to planeta znajdująca się poza strefą życia.

Słowniczek