Mercurio incredibile. Teorie sull'origine del vicino celeste

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Alla fine di ottobre, la missione BepiColombo dell'Agenzia spaziale europea si è diretta verso Mercurio, il pianeta meno esplorato del sistema solare. La struttura anormale di questo astro ha dato adito a molte ipotesi sull'origine. I ghiacciai nascosti nei crateri fanno sperare nella scoperta di tracce di vita. Quali misteri di Mercurio sperano di scoprire gli scienziati?

Pianeta dimenticato

Quando la prima navicella spaziale Mariner 10 inviata su Mercurio trasmise immagini alla Terra nel 1975, gli scienziati videro la familiare superficie "lunare", punteggiata di crateri. Per questo motivo, l'interesse per il pianeta si è spento per molto tempo.

Anche l'astronomia terrestre non favorisce Mercurio. A causa della vicinanza del Sole, è difficile esaminare i dettagli della superficie. Il telescopio orbitale Hubble non deve essere puntato su di esso: la luce solare può danneggiare l'ottica.

Bypassato da Mercurio e osservazione diretta. Su Marte sono state lanciate solo due sonde: diverse dozzine. L'ultima spedizione si è conclusa nel 2015 con la caduta della navicella spaziale Messenger sulla superficie del pianeta dopo due anni di lavoro nella sua orbita.

Attraverso manovre - a Mercurio

Non esiste una tecnologia sulla Terra per inviare un apparato direttamente su questo pianeta: cadrà inevitabilmente in un imbuto gravitazionale creato dalla forza gravitazionale del Sole. Per evitare ciò, è necessario correggere la traiettoria e rallentare a causa delle manovre gravitazionali - avvicinandosi ai pianeti. Per questo motivo, il viaggio verso Mercurio richiede diversi anni. Per fare un confronto: su Marte - diversi mesi.

La missione Bepi Colombo condurrà la prima assistenza gravitazionale vicino alla Terra nell'aprile 2020. Quindi - due manovre vicino a Venere e sei a Mercurio. Sette anni dopo, nel dicembre 2025, la sonda prenderà la sua posizione calcolata nell'orbita del pianeta, dove opererà per circa un anno.

"Bepi Colombo" è costituito da due dispositivi sviluppati da scienziati europei e giapponesi. Portano con sé una varietà di attrezzature per lo studio a distanza del pianeta. Tre spettrometri sono stati creati presso l'Istituto di ricerca spaziale dell'Accademia delle scienze russa: MGNS, PHEBUS e MSASI. Otterranno dati sulla composizione della superficie del pianeta, sul suo involucro di gas e sull'esistenza della ionosfera.

Una goccia di ferro dentro

Il mercurio è stato studiato per secoli e anche prima dell'avvento dell'astronomia moderna, i suoi parametri erano calcolati in modo abbastanza accurato. Tuttavia, non è stato possibile spiegare il moto anomalo del pianeta intorno al Sole dal punto di vista della meccanica classica. Solo all'inizio del XX secolo ciò è stato fatto con l'aiuto della teoria della relatività, tenendo conto della distorsione dello spazio-tempo vicino alla stella.

Il movimento di Mercurio è servito come prova dell'ipotesi dell'espansione del sistema solare dovuta al fatto che la stella sta perdendo materia. Ciò è evidenziato dall'analisi dei dati della missione Messenger.

Il fatto che Mercurio sia diverso dalla Luna, gli astronomi sospettavano anche dopo il passaggio di "Mariner 10" oltre. Studiando la deviazione della traiettoria dell'apparato nel campo gravitazionale del pianeta, gli scienziati hanno concluso che la sua alta densità. Anche il campo magnetico evidente era imbarazzante. Marte e Venere non ce l'hanno.

Questi fatti indicavano che c'era molto ferro all'interno di Mercurio, probabilmente liquido. Le fotografie della superficie, invece, parlavano di alcune sostanze leggere come i silicati. Non ci sono ossidi di ferro come ce ne sono sulla Terra.

La domanda è sorta: perché il nucleo metallico di un piccolo pianeta, che ricorda più il satellite di qualcuno, non si è solidificato in quattro miliardi di anni?

L'analisi dei dati del Messaggero ha mostrato che c'è un aumento del contenuto di zolfo sulla superficie di Mercurio. Forse questo elemento è presente nel nucleo e non gli consente di solidificarsi. Si presume che il liquido sia solo lo strato esterno del nucleo, circa 90 chilometri, ma al suo interno sia solido. È separato dalla crosta di mercurio da quattrocento chilometri di minerali silicati, che formano un solido mantello cristallino.

L'intero nucleo di ferro occupa l'83 percento del raggio del pianeta. Gli scienziati concordano sul fatto che questa è la ragione della risonanza spin-orbitale 3: 2 che non ha analoghi nel sistema solare: in due rivoluzioni attorno al sole, il pianeta gira attorno al suo asse tre volte.

Da dove viene il ghiaccio?

Mercurio è attivamente bombardato da meteoriti. In assenza di atmosfera, venti e piogge, il rilievo rimane intatto. Il cratere più grande - Caloris - con un diametro di 1300 chilometri si è formato circa tre miliardi e mezzo di anni fa ed è ancora ben visibile.

Il colpo che ha formato Caloris è stato così potente da lasciare segni sul lato opposto del pianeta. Il magma fuso ha inondato vaste aree.

Nonostante i crateri, il paesaggio del pianeta è abbastanza piatto. È formato principalmente da lave eruttate, che parla della turbolenta giovinezza geologica di Mercurio. La lava forma una sottile crosta di silicato, che esplode a causa dell'essiccazione del pianeta, e sulla superficie compaiono crepe lunghe centinaia di chilometri - scarpate.

L'inclinazione dell'asse di rotazione del pianeta è tale che l'interno dei crateri nella regione polare nord non è mai illuminato dal sole. Nelle immagini, queste aree sembrano insolitamente luminose, il che dà motivo agli scienziati di sospettare la presenza di ghiaccio.

Se è ghiaccio d'acqua, le comete potrebbero trasportarlo. Esiste una versione secondo cui si tratta di acqua primaria, rimasta dal tempo della formazione dei pianeti dalla proto-nube del sistema solare. Ma perché non è evaporato finora?

Gli scienziati sono ancora inclini alla versione secondo cui il ghiaccio è associato all'evaporazione dalle viscere del pianeta. Lo strato di regolite sulla parte superiore impedisce una rapida essiccazione (sublimazione) del ghiaccio.

Nuvole di sodio

Se un tempo Mercurio aveva un'atmosfera a tutti gli effetti, il Sole l'ha ucciso molto tempo fa. Senza di essa, il pianeta è soggetto a forti sbalzi di temperatura: da meno 190 gradi Celsius a più 430.

Mercurio è circondato da un involucro di gas molto rarefatto: un'esosfera di elementi espulsi dalla superficie da piogge solari e meteoriti. Questi sono atomi di elio, ossigeno, idrogeno, alluminio, magnesio, ferro, elementi leggeri.

Gli atomi di sodio di tanto in tanto formano nuvole nell'esosfera, vivendo per diversi giorni. Gli attacchi di meteoriti non possono spiegare la loro natura. Allora le nubi di sodio verrebbero osservate con uguale probabilità su tutta la superficie, ma non è così.

Ad esempio, il picco di concentrazione di sodio è stato rilevato nel luglio 2008 con il telescopio THEMIS nelle Isole Canarie. Le emissioni si sono verificate alle medie latitudini solo nell'emisfero meridionale e settentrionale.

Secondo una versione, gli atomi di sodio vengono espulsi dalla superficie da un vento di protoni. È possibile che si accumuli sul lato notturno del pianeta, creando una sorta di serbatoio. All'alba, il sodio viene rilasciato e sale.

Colpo, un altro colpo

Ci sono decine di ipotesi sull'origine di Mercurio. Non è ancora possibile ridurne il numero per mancanza di informazioni. Secondo una versione, il proto-Mercurio, che all'inizio della sua esistenza era due volte più grande dell'attuale pianeta, si scontrò con un corpo più piccolo. Le simulazioni al computer mostrano che un nucleo di ferro potrebbe essersi formato a seguito dell'impatto. La catastrofe ha portato al rilascio di energia termica, al distacco del mantello del pianeta, all'evaporazione di elementi volatili e leggeri. In alternativa, in una collisione, il proto-Mercurio potrebbe essere un corpo piccolo e uno grande era proto-Venere.

Secondo un'altra ipotesi, il Sole inizialmente era così caldo da vaporizzare il mantello del giovane Mercurio, lasciando solo un nucleo di ferro.

La più confermata è l'ipotesi che la proto-nube di gas e polvere, in cui maturarono i rudimenti dei pianeti del sistema solare, sia risultata eterogenea. Per ragioni sconosciute, la parte della sostanza vicina al Sole si arricchì di ferro, e così si formò Mercurio. Un meccanismo simile è indicato dalle informazioni sugli esopianeti del tipo "super-terra".

Entrambi i satelliti Bepi Colombo sono in orbita. I terrestri non hanno ancora la tecnologia per consegnare un rover a Mercurio e atterrare sulla sua superficie. Tuttavia, gli scienziati sono fiduciosi che la missione farà luce su molti dei misteri del pianeta e sull'evoluzione del sistema solare.