ГРАВИТАЦИОННЫЕ АНОМАЛИИ. Некоторые области Меркурия имеют большую или меньшую гравитацию. Эти гравитационные аномалии отображаются в цвете на фотографии Меркурия.
Миссия «Мессенджер», космические корабли и научные инструменты были направлены на ответы на шесть ключевых нерешенных вопросов, которые позволяют нам понять Меркурий как планету. Продолжаем раскрывать эту важную информацию о научных вопросах и открытиях миссии «Мессенджер».
Вопрос 4: Какова структура ядра Меркурия?
Посредством комбинации измерений гравитационного поля Меркурия и наблюдений с помощью лазерного высотомера «Мессенджер» определил размер ядра Меркурия и подтвердил, что его внешнее ядро расплавлено.
Магнитосфера Меркурия
Как обсуждалось для вопросов 1 и 3, Меркурий имеет очень большое и богатое железом ядро и магнитное поле; эта информация была впервые собрана «Маринер 10». Совсем недавно наземные радиолокационные наблюдения Меркурия также определили, что, по крайней мере, часть большого металлического ядра все еще находится в жидком состоянии. Наличие по меньшей мере частично расплавленного ядра означает, что оно очень небольшое, но обнаруживаемое изменение скорости вращения Меркурия имеет большую амплитуду из-за интервала между твердой мантией и жидким ядром. Знание того, что ядро не полностью затвердело, несмотря на то, что Меркурий остыл миллиарды лет назад, с момента его образования, накладывает важные ограничения на тепловую историю планеты, ее эволюцию и состав ядра.
Тем не менее, эти сведения ограничены из-за низкой точности текущей информации о гравитационном поле Меркурия от «Маринер 10» и «Мессенджер». Фундаментальные вопросы о ядре Меркурия еще предстоит изучить, также, как и его состав. Из-за высокой температуры плавления его ядро из чистого железа сегодня является полностью твердым. Однако, если другие элементы, такие как сера, могут также присутствовать в ядре Меркурия, даже на уровне всего нескольких процентов, температура его плавления значительно снижается, что позволяет ядру Меркурия оставаться, по крайней мере, частично расплавленным, в то время как планета остывает. Ограниченное знание состава ядра тесно связано с непониманием того, какая часть ядра является жидкой, и какая часть затвердела. Существует ли очень тонкий слой жидкости над твердым ядром или ядро полностью расплавлено? Решение таких вопросов также может дать представление о текущем тепловом состоянии внутреннего пространства Меркурия, которое является очень ценной информацией для знания эволюции планеты.
Используя лазерный высотомер на орбите, «Мессенджер» проверит наличие жидкого внешнего ядра путем измерения либрации Меркурия. Либерация — это медленное 88-дневное вращение планеты вокруг своей оси. Либерация скалистой внешней части планеты будет вдвое больше, если она будет плавать на жидком внешнем ядре, чем если она замерзла до твердого ядра. Посредством радио контроля космического корабля на орбите «Мессенджер» также будет определять гравитационное поле с гораздо большей точностью, чем это может быть достигнуто во время пролета. Эксперимент по либрации, в сочетании с улучшенными измерениями гравитационного поля, даст информацию о размере и структуре ядра.
Вопрос 5: Какие необычные материалы находятся на Меркурии?
На полюсах Меркурия некоторые кратеры имеют постоянно затененные области, которые содержат материал отражающий радиолокационные волны. Может ли этот материал быть льдом, хотя Меркурий является ближайшей планетой к Солнцу? Узнайте, что обнаружил «Мессенджер».
Ось вращения Меркурия ориентирована почти перпендикулярно орбите планеты, поэтому в полярных регионах солнечный свет падает на поверхность под почти постоянным углом. Таким образом, некоторые из больших кратеров на полюсах постоянно затенены и очень холодные. Полученные с наземных радаров изображения полярных регионов Меркурия показывают, что дно больших кратеров обладает высокой отражающей радиолокационных способностью на длинах волнах, в отличие от окружающей местности. Кроме того, отраженные области совпадают по своим радиолокационным свойствам с полярной шапкой Марса или ледяными лунами Юпитера, что позволяет предположить, что материал, сконцентрированный в затененных кратерах, является водяным льдом. Идея о том, что водяной лед устойчив на поверхности планеты, ближайшей к Солнцу, интригует.
Считается, что температура внутри этих постоянно затененных кратеров достаточно низкая, чтобы обеспечить устойчивость водяного льда для большинства наблюдаемых отложений. Лед от падающих комет и метеоритов мог оказаться в ловушке холода в полярных отложениях Меркурия, на протяжении миллионов или миллиардов лет, или водяной пар выходил из атмосферы планеты и замерзал на полюсах. Также было обнаружено, что несколько кратеров на широтах до 72 ° с. ш. так же содержат в своих недрах радиолокационный материал, что в этих более теплых широтах поддержание стабильного водяного льда в течение более длительного времени может быть сложнее. В качестве альтернативы, было высказано предположение, что радарные отложения не являются водяным льдом, а скорее состоят из другого материала, такого как сера. Сера будет стабильней в холодных ловушках внутри постоянно затененных кратеров, а источником серы может быть либо попавший метеоритный материал, либо поверхность самого Меркурия. Было также предложение, что природные силикаты, которые составляют поверхность Меркурия, могли производить наблюдаемые радиолокационные отражения, при поддержании чрезвычайно низких температур, присутствующих в постоянно затененных кратерах.
Три облёта «Мессенджера» над Меркурием прошли почти над экватором и не позволили увидеть полюса планеты. Однако, оказавшись на орбите Меркурия, нейтронный спектрометр «Мессенджера» будет искать водород в любых полярных отложениях, обнаружение которых предполагает, что полярные отложения богаты водой. Ультрафиолетовый и энергетический спектрометры частиц и плазмы будут искать сигнатуры гидроксида или серы в разреженных парах над отложениями. Лазерный высотомер предоставит информацию о топографии постоянно затененных кратеров. Понимание состава полярных отложений Меркурия прояснит запас и наличие летучих материалов во внутренней части Солнечной системы.
Вопрос 6: Какие летучие вещества на Меркурии?
«Мессенджер» измерил состав тонкой экзосферы Меркурия, предоставив представление о процессах, ответственных за ее существование.
Меркурий окружен чрезвычайно тонкой газовой оболочкой. Он настолько тонкий, что, в отличие от атмосфер Венеры, Земли и Марса, молекулы, окружающие Меркурий, не сталкиваются друг с другом и вместо этого отскакивают от места к месту на поверхности, как резиновые мячики. Эта незначительная атмосфера называется «экзосферой».
Известно, что в экзосфере Меркурия существует семь элементов: водород, гелий, кислород, натрий, калий, кальций и, как обнаружил Мессенджер, магний. Наблюдаемая экзосфера нестабильна во временных масштабах, сопоставимых с возрастом Меркурия, и поэтому должны быть отдельные источники для каждого из этих элементов. В солнечном ветре присутствует большие количества водорода и гелия — потока горячего ионизированного газа, испускаемого Солнцем. Другие элементы, вероятно, происходят из материала, воздействующего на Меркурий, такого как микрометеориты или кометы, или непосредственно от поверхностных пород планеты. Несколько различных процессов могли поместить эти элементы в экзосферу, и каждый процесс дает различную смесь элементов: испарение горных пород при ударах, испарение элементов с поверхностных горных пород под воздействием солнечного света, распыление солнечным ветром или магнитосферными ионами, или диффузия из интерьера планеты. Наблюдалась сильная изменчивость состава экзосферы Меркурия, что предполагает взаимодействие нескольких таких процессов.
Данное изображение было получено как цветное наблюдение с высоким разрешением. Целевые цветовые наблюдения — это изображения небольшой области на поверхности Меркурия с разрешением выше, чем 8-цветная базовая карта 1 км / пиксель. Во время однолетней основной миссии MESSENGER были получены сотни целевых цветовых наблюдений. Во время расширенной миссии MESSENGER целевые цветовые наблюдения с высоким разрешением встречаются реже, так как трехцветная базовая карта покрыла северное полушарие Меркурия с помощью цветных изображений с самым высоким разрешением.
В центре этого потрясающего изображения лежит Кратер Эминеску, освещенный ярким ореолом материала по краю. Концы лучевой системы, исходящей от кратера Сяо Чжао, находятся на правой стороне изображения. Находясь в резком контрасте с материалом с низким коэффициентом отражения внутри кратера (темные области на дне кратера), а яркие углубления (светлое кольцо около центра кратера).
Название изображения «кратер Кошачий Глаз» относится к туманности Кошачий Глаз, которая имеет сходные черты с этим изображением Эминеску.
«Мессенджер» определит состав экзосферы Меркурия, используя ультрафиолетовый и энергетический спектрометр частиц и плазмы. Состав экзосферы, измеренный этими приборами, будет сопоставлен с составом поверхностных пород, измеренным рентгеновским, гамма-и нейтронным спектрометрами. Во время вращения «Мессенджера» вокруг Меркурия, будут отслеживаться изменения состава экзосферы. Комбинация этих измерений выяснит природу экзосферы Меркурия и процессы, которые способствуют этому.
Все изображения Меркурия предоставлены: NASA / Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса / Вашингтонский институт Карнеги.
Объяснение: Обращая внимание на межзвездное пространство, очаровательная туманность Кошачий Глаз находится в трех тысячах световых лет от Земли. Классическая планетарная туманность Кошачий Глаз (NGC 6543) представляет собой заключительную, краткую, но славную фазу в жизни звезды, подобной Солнцу. Умирающая центральная звезда этой туманности, возможно, произвела простую внешнюю структуру пылевых концентрических оболочек, отбрасывая внешние слои в серии регулярных конвульсий. Но формирование красивых, более сложных внутренних структур не совсем понято. Четко просматривается через космический телескоп Хаббл. Изображен поистине космический глаз, составляет более половины светового года. Конечно, глядя в Кошачий Глаз, астрономы вполне могут увидеть судьбу нашего Солнца, которому суждено войти в собственную фазу эволюции планетарной туманности… примерно через 5 миллиардов лет .
