Katedra fyziky FPV UKF v Nitre

Najvnútornejšia planéta Slnečnej sústavy Merkúr. Farby, v ktorých ho ukazuje fotografia, boli Zvýraznené - nie takto sa ukazuje našim očiam. Farby skôr zvýrazňujú chemické, mineralogické a fyzikálne rozdiely hornín tvoriacich povrch planéty. Napríklad, v pravej hornej časti obrázku vidieť farebne odlišnú oblasť, kotlinu Caloris, ktorú vytvoril dopad kométy alebo asteroidu v rannom veku Slnečnej sústavy. Kotlina bola následne zaplavená lávou z vulkanickej činnosti, obdobne, ako sa vytvárali oblasti nazývané „moria“ na Mesiaci (tmavšie oblasti, ktoré môžeme pozorovať aj voľným okom - nejedná sa o moria v pozemskom chápaní). Svetlomodré a biele miesta sú miestami čerstvejších dopadov asteroidov, kde vyvrhnutý materiál robí chemické a mineralogické zloženie povrchu odlišným..

Uznanie: NASA, JHU Applied Physics Lab a Carnegie Inst. Washington

Z denníka Messengeru: "30.04.2015: bežné pracovné povinnosti, večer o 21:26, náraz do planéty"

Sonda Messenger ukončila svoju misiu okolo planéty Merkúr. 24-ho apríla (2015) spotrebovala posledné zvyšky svojho paliva, a ďalej nedokázala zotrvať na stabilnej trajektórii. Do povrchu narazila rýchlosťou skoro 4 kilometre za sekundu (14 tisíc kilometrov za hodinu).
     Sonda vyrazila na svoju cestu v roku 2004, a k Merkúru dorazila za 6 a pol roka putovania medzi planetárnym priestorom. Musela byť zabrzdená, aby mohla bližšie - nižšie - k Slnku. Pokiaľ sa totiž pozeráme na gravitačné pole Slnka, Slnko je pod nami (síce, keď ho vidíme, tak je nad našimi hlavami, v skutočnosti sme však vtedy hlavou dole a len vďaka gravitácii Zeme to necítime). Keď idete bližšie k Slnku (idete v jeho gravitačnom poli dole) znižuje sa vaša potenciálna energia a zvyšuje sa vaša pohybová energia (vaša rýchlosť). Udržať sa v blízkosti Merkúru vyžaduje teda spomaliť. A spomaliť je rovnako náročné, ako zrýchliť. V tomto prípade dokonca náročnejšie.
     Keď sondy cestujú k vonkajším planétam (Jupiter, Saturn, Urán, Neptún), využívajú techniku gravitačného katapultu (preletia okolo jednej z planét, a tá ich trošku zrýchli). Smerom von je veľký výber planét a pokiaľ máte dosť času, tak touto technikou viete zrýchliť skoro zadarmo, s veľmi nízkou spotrebou paliva (spotreba je len pri manévrovaní).
     Smerom k Slnku je cesta zložitejšia, viete kombinovať len tri planéty (Merkúr, Venušu a Zem), čo je výrazne menej možností než smerom von. Znamená to zložitejšie plánovanie. Messenger musela urobiť 15 preletov okolo Slnka, raz okolo Zeme, dvakrát okolo Venuše a trikrát okolo Merkúru, než sonda "zaparkovala" na obežnej dráhe okolo Merkúru. Manévrovaní bolo teda relatívne veľa.
V blízkosti Merkúru je situácia tiež iná, než v blízkosti vonkajších planét. Privrátená strana sondy (tá, na ktorú Slnko svieti) sa bežne zohriala na teplotu 300 °C, kým časti, ktoré boli v tieni mali teplotu 20 °C.
     Po spomalení sondy Messenger, oblietala Merkúr po dobu troch rokov (1232 dní). Niekedy letala len 115 km nad povrchom planéty.
     Vedelo sa, že ak sa dostaneme k Merkúru, bude plno objavov, ktoré sme nemohli predvídať. Nové prístroje sa stavajú pre astronómov, aby overili to, čo predpokladali ... čo je však krajšie, aby objavili veci, ktoré niekto nepredvídal.

Tvár planéty

Merkúr sa otáča okolo svojej osi unikátnym spôsobom, veľmi pomaly. Vzhľadom na nejakú vzdialenú hviezdu (v inerciálnej sústave) sa otočí presne trikrát než obehne okolo Slnka dvakrát. Keby ste sa utáborili na povrchu Merkúru, Slnko by sa ocitlo znova na horizonte až po dvoch obehoch. Jeden deň (sol) trvá dva merkúrske roky (Merkúr obehne Slnko za 88 dní, teda jeden sol je 176 dní).
Napriek tomu, že tu nemáte skleníkové plyny, teplota cez deň je okolo 427 °C, kým v noci -173°C.
Messinger bola druhá sonda, ktorá sa dostala vôbec do vzdialenosti, z ktorej sa dali zhotoviť kvalitnejšie zábery (prvé prelety okolo planéty urobila sonda Mariner 10, keď preletela v blízkosti Merkúru trikrát - dokázala vyfotiť len polovicu pvrchu planéty). Messenger zmapovala povrch veľmi podrobne (vyše 255 tisíc záberov). Zachytila jasné stopy dávnej vulkanickej činnosti (kotlina Kaloris).
Tvár planéty formovali teda nie len dopady asteroidov a komét, aj vlastná vulkanická činnosť.

Voda na Merkúru

Ak by sme niekde neočakávali vodu v Slnečnej sústave, tak to je Merkúr, ktorý nemá atmosféru a je cez deň príliš horúci. Merkúr však má jednu zvláštnosť. Os jej rotácie je skoro presne kolmá na rovinu (odklon menej než 1 °), v ktorej obieha Slnko. Inými slovami nie je sklonená, ako v prípade Zeme. Nie sú tu ročné obdobia, a v polárnych oblastiach sú krátery, na dno ktorých nikdy nedopadnú slnečné lúče. Už desaťročia sa viedla debata o tom, či na dne týchto kráterov by sa mohla zachovať voda (presnejšie ľad).
Messenger sa dokázal pozrieť na dno týchto kráterov a potvrdila, že na dne kráterov sa nachádza ľad v stabilnom stave (teplota okolo -173 °C). Časť polárneho ľadu však je pokrytá tmavou organickou hmotou, ktorá je veľkou záhadou.

Zmršťujúca sa planéta

Dominantnými tektonickými útvarmi na Merkúru sú gigantické útesy. Už aj pred návštevou Messengeru si mysleli pozorovatelia, že tieto útvary museli vzniknúť ako dôsledok zmršťovania sa planéty, tak, ako vznikajú vrásky na hroznových bobuliach pri vysušovaní hrozienok. Ale prečo sa zmršťuje Merkúr?
Merkúr má, na svoj rozmer až obrovské jadro, ktoré predstavuje 60-70 % jeho hmoty. V prípade Zeme predstavuje vnútorné jadro nie celú desaťtisícinu hmotnosti Zeme, a vonkajším jadrom spolu stále len tisícinu (0,1 %) hmotnosti.
Chladnutím hmoty sa jej rozmery zmenšujú, ako to poznáme z každodenného života. V prípade Merkúru, kde jadro je obrovské, to vedie k tomu, že chladnutie jadra o jediný stupeň celzia zmenší polomer jadra rádovo o sto metrov. Vonkajšia kôra sleduje jadro a bortí sa vytvárajúc gigantické útesy. Obrázky Messengeru dávajú tušiť, že celkové zmrštenie je dva až sedemkrát väčšie, než pôvodne predpokladali.

Živé magnetické pole Merkúru

Už pri prelete Marineru 10 v polovine 70-ych rokov sa zistilo, že Merkúr má svoje vlastné magnetické pole, ako aj Zem. Spolu so Zemou sú jediné kamenné planéty v Slnečnej sústave, ktoré majú vlastné magnetické pole. V prípade Zeme si predstavujeme vznik magnetického poľa, ako dôsledok tepelného prúdenia roztaveného železného jadra - magnetické dynamo. V prípade Merkúru (napriek veľkosti jadra planéty) sa predpokladalo, že jadro už dávno nie je v tekutom stave, a vychladlo. Preto by nemal produkovať magnetické pole. Niektorí predpokladali, že samotné magnetické dynamo už nefunguje a Marinerom 10 namerané magnetické pole je len zbytkové magnetické pole, ktoré zamrzlo do kôry planéty. Messengerove merania však hovoria niečo iné. Pole je stále generované aktívnym magnetickým (?) dynamom.

Magnetické dynamo: Hrubá predstava činnosti je nasledujúca. Tekuté (železné) jadro Zeme je elektricky vodivé. Magnetické siločiary sa nedokážu voľne pohybovať v prostredí, ktoré je vodivé. Akoby do nich zamŕzali. Podobný jav možno vidieť pri slnečných erupciách. Nabité častice sa pohybujú pozdĺž magnetických siločiar (pozri fotografie v našom článku Solaris). Ak je vodivé prostredie mohutné, potom nie magnetické siločiary unášajú hmotu, ale hmota magnetické siločiary. Tak, ako cirkuluje žeravé jadro (klesá, zohreje sa, a zase inde stúpa a tak dokola), namotáva pôvodne slabé magnetické pole, ako keď namotáte dlhý vlas na prst - pôvodne slabý vlas sa stáva zväzkom, ktorý je už silný.

Chvost planéty

Sonda Messenger ako prvá vykonala merania na chvoste planéty. Planéta nemá atmosféru, ale skôr exosféru. Exosféra je ultratenká a ultra riedká atmosféra. Atmosféra vzniká pôsobením Slnka a kozmického žiarenia na povrch planéty. Atómy a molekuly sú v nej tak ďaleko od seba (veľká stredná voľná dráha), že skôr narazia na povrch planéty, než do iného atómu exosféry. Táto exosféra je silným slnečným svetlom vytláčaná do vesmíru. Vytvára za planétou chvost dlhý až 2 milióny kilometrov. Sonda Messenger ním preletela plánovane niekoľko krát a zistila jej zloženie. Skladá sa hlavne z hélia, sodíka, draslíka a vápnika.
Tento chvost, obdobne ako aj magnetické pole Merkúru je z času na čas "zožrané" slnečnou aktivitou (erupcie, magnetická aktivita), ktoré zažívala počas misie aj sonda Messenger potvrdzujúc, že v medziplanetárnom priestore tu vládne to najdrsnejšie počasie.

Ak vystriete ruku, palcom môžete zakryť Slnko (u nás doma na Zemi). Aký široký by musel byť váš palec, aby ste to mohli urobiť aj na Merkúru?
Odpoveď:

Trajektória Merkúru je silne pretiahnutá (veľká excentricita). V aféliu (v najvzdialenejšom bode od Slnka) je jeho vzdialenosť od Slnka skoro 70 miliónov kilometrov (0,47 AU) a potrebovali by ste dvakrát tak široký palec.
V perihéliu (v najbližšom bode) je jeho vzdialenosť od Slnka len 46 miliónov kilometrov (0,3 AU) a ten palec by musel byť trikrát širší.

Povedali sme, že na Merkúru nie sú ročné obdobia. Vidíme, že to nie je celkom pravda. Ročné obdobia sú však spôsobené výrazne sa meniacou vzdialenosťou od Slnka a nie sklonom rotačnej osi planéty, ako v prípade Zeme. .

-AT-

< Späť -- Úvodná stránka -- Ďalší >