Описание и особенности Меркурия

Меркурий — планета, первая от Солнца. Она самая маленькая в Солнечной системе, немного больше Луны и в 2,5 раза меньше Земли.

Общие сведения о Меркурии

Планета относится к земной группе, у нее нет естественных спутников. Имеет крупное железно-никелевое ядро, составляющее почти 3⁄4 ее диаметра. Циркуляция расплавленного металла в ядре создает условия для образования магнитного поля. Оно слабее, чем у Земли, примерно в 100 раз.

Меркурий совершает полный оборот вокруг Солнца за 88 земных суток, а день на нем продолжается 2 меркурианских года. Такое соотношение нетипично для Солнечной системы.

Со средней скоростью 48 км/с планета движется по необычно вытянутой эллиптической орбите со смещенным центром.

Поверхность Меркурия на первый взгляд похожа на лунную: тоже испещрена кратерами от ударов комет и метеоритов. Видны также следы вулканической активности, которая была характерна для ранних этапов образования небесного тела.

Гипотезы образования

Главной гипотезой о появлении этого небесного тела стала небулярная: Солнце возникло из гравитационно неустойчивого газопылевого облака после взрыва сверхновой звезды около 4,6 млрд лет назад, крупные сгущения газов вокруг нового светила привели к появлению планет, в том числе Меркурия.

В XIX в. возникла версия, что эта планета сформировалась как спутник Венеры и впоследствии была потеряна ею. Эта гипотеза объясняет необычную эллиптическую форму ее орбиты.

Согласно еще одной гипотезе, на заре образования Солнечной системы произошло столкновение Меркурия с Венерой по касательной. В результате этого события Меркурий потерял часть мантии и коры, которые были частично собраны Венерой, а остатки рассеяны в пространстве.

Еще одна версия рассказывает о столкновении Протомеркурия с планетезималью, в 5 раз меньшей его по массе, что привело к потере части верхнего слоя будущей планеты. Эта гипотеза объясняет непропорционально крупный размер ее ядра.

Структура планеты

В центре Меркурия — ядро, покрытое мантией и слоем коры. Если внутреннее строение Земли включает твердый центр и жидкую часть, то сплав, наполняющий центр Меркурия, постоянно находится в жидком агрегатном состоянии. Радиус расплавленного центра планеты — 1800 км. Сверху ядро покрывает силикатная мантия, ее толщина около 500 км.

Высокий эксцентриситет орбиты, а также близкое расположение к Солнцу создают мощный приливный эффект, который заставляет вещество в центре циркулировать.

Ранее считалось, что тело такой величины не может обладать жидким ядром, но в ходе радарных наблюдений были отмечены вариации вращения, не свойственные планетам с твердым центром.

Необычны непропорционально крупные размеры ядра этого небесного тела. Центр Земли, например, составляет 16% от объема небесного тела, тогда как центр Меркурия занимает 70%.

Толщина твердого слоя коры планеты по разным данным составляет от 100 до 300 км.

Химический состав

Основные химические элементы, которые формируют планету, — железо и никель. Они находятся в расплавленном состоянии и наполняют крупное ядро. Установлено, что доля железа в сплаве ядра выше, чем у остальных планет Солнечной системы.

В верхнем слое грунта железа не так много: преобладают кальций, магний и сера. В небольших количествах встречается алюминий.

Состав поверхности этой планеты можно сравнить с базальтовыми породами, встречающимися на Земле, и с составом распространенных метеоритов — хондритов.

При похожем содержании элементов средняя плотность верхнего слоя поверхности Меркурия выше, чем у метеоритов.

Поверхность Меркурия

По многочисленным фотографиям можно сказать, что поверхность планеты напоминает лунную: тоже испещрена кратерами от ударов менее массивных небесных тел. Углубления окружены ореолом от выброса вещества при столкновении с метеоритами. Сила тяжести на Меркурии больше, чем на Луне, поэтому размеры этих ореолов на поверхности Меркурия меньше.

По возрасту следы от ударов метеоритами на Меркурии отличаются друг от друга, некоторые из них уже сильно разрушены, другие сохранили форму.

Отличием поверхности от лунной можно назвать эскарпы — зубчатые уступы горных откосов. Происхождение такого ландшафта объясняется сжатием поверхности коры при сокращении ядра.

Поверхность Меркурия однородна в двух полушариях, общая ее площадь — около 75 млн кв. км.

В формировании рельефа участвовали многочисленные вулканы, об их активности свидетельствуют обнаруженные горные массивы и равнины, некогда залитые лавой.

Атмосфера Меркурия

Основой непостоянной атмосферы Меркурия стали кислород, натрий и водород. Гравитационные силы здесь намного меньше, чем на Земле, их не хватает, чтобы удерживать плотную атмосферу. Слабое магнитное поле тоже не может сохранить атмосферу.

Солнечный ветер приносит пыль от метеоритов и частицы газа вместе с продуктами радиоактивного распада, над поверхностью образуется тонкий слой непостоянной экзосферы. Кроме атомов кислорода и водорода, в ней обнаружены гелий, натрий, летучий элемент калия, некоторые инертные газы. Все они не удерживаются планетой: давление солнечного излучения уносит и рассеивает их в космосе.

Сорванная атмосферная оболочка образует экзосферный след, который тянется за планетой на протяжении 2 млн км и похож на хвост кометы.

Природные условия

Особенность Меркурия — большой перепад температур.

Отсутствие постоянной атмосферы, невысокая скорость вращения и плотность верхнего слоя коры не дают удерживать солнечное тепло. Поэтому одной из особенностей Меркурия является большой перепад температур на обращенной к Солнцу и теневой сторонах. На освещенной части поверхность нагревается до +430°С, ночью может быть около 173°С ниже нуля. Разница почти в 600 градусов по шкале Цельсия в сутки наблюдается только на поверхности планеты.

Планета имеет незначительный наклон оси вращения, что делает полюсы практически недостижимыми для Солнца. Радарные исследования этих областей показали, что на поверхности может находиться лед. Предположительно он покрыт пылью, а толщина слоя льда — около 2 м.

Есть гипотеза, что эти залежи льда образовались во время многочисленных ударов комет. Испарившись при этом, вода переместилась по планете в область полюсов, где заняла углубления в породе и застыла. Присутствие льда может означать, что жизнь на Меркурии возможна.

Орбита и вращение Меркурия

Меркурий делает один полный оборот вокруг своей оси (относительно центра Солнца) за 176 земных суток. Это единственное место в Солнечной системе, где год короче суток. Период полного обращения вокруг Солнца занимает половину меркурианских суток. Синодический период Меркурия составляет 116 суток.

Его орбита необычна вытянутой эллиптической формой, она сильно отличается от траектории движения других планет, больше похожих на круг.

Средняя орбитальная скорость Меркурия 48 км/с.

Он движется быстрее при прохождении перигелия, ускоряясь до 56 км/с, в афелии Меркурий замедляется до 38,7 км/с. Соотношение осевого вращения и орбитального движения вблизи перигелия позволило бы наблюдать с поверхности Меркурия необычное для Земли явление: Солнце постепенно останавливается и вскоре начинает двигаться в обратном направлении.

Магнитное поле

Магнитное поле на Меркурии образуется благодаря эффекту динамо из-за циркуляции расплавленного металла в жидком ядре планеты. Таким же способом образует магнитное поле и Земля, но земная магнитосфера в 100 раз сильнее меркурианской. Магнитное поле здесь образует магнитосферу, которая может повлиять на движение солнечного ветра, но недостаточно сильна, чтобы удержать стабильную плотную атмосферу. Магнитное поле Меркурия неравномерно, в нем обнаружены обширные зоны с низкой напряженностью.

Исследование Меркурия

Меркурий появляется в трудах по астрономии начиная с Древнего Вавилона, описывается в Древнем Китае и Древней Греции как утренняя или вечерняя звезда.

Планета привлекала внимание ученых, но была изучена хуже других из-за сложности его наблюдения с Земли. Космическая эра дала необходимые средства для исследования этой планеты.

Последние исследования Меркурия:

1. В 1974 г. американская межпланетная автоматическая станция «Маринер-10» впервые пролетела около Меркурия на расстоянии 320 километров. Были сделаны многочисленные фотографии поверхности Меркурия, предположено наличие льда.
2. В 2004 г. НАСА запустило исследовательский аппарат «Мессенджер», который достиг Меркурия в 2008 г. и вышел на орбиту в 2011 г. Искусственный спутник исследовал атмосферу, поверхность и ландшафт планеты, провел анализ соотношения элементов в составе планеты и ее экзосферы. Также была создана первая подробная карта поверхности Меркурия. В 2015 г. зонд упал на планету.
3. В 2018 г. стартовала миссия под названием BepiColombo, объединяющая исследовательские модули из Европы и Японии, они достигнут Меркурия в 2025 г. и будут исследовать атмосферу и его магнитное поле.

Роскосмос планирует отправку аппарата для совершения первой посадки на поверхность Меркурия, старт готовится к 2030 г.