W XIX wieku orbita Merkurego zaczęła falować światowych astronomów. Ścieżka planety wokół Słońca obracała się lub zapadała w tempie, którego nie można wyjaśnić za pomocą teorii grawitacji Newtona. Wielu naukowców uwierzyło, że mniejsza, nieodkryta wewnętrzna planeta zakłóca Merkurego. Ale po 1916 roku, kiedy Albert Einstein opublikował swoją teorię ogólnej teorii względności, astronomowie zdali sobie sprawę, że ogromna masa Słońca wypaczyła tkankę czasoprzestrzeni, wysyłając pobliskiego Merkurego na wirującą ścieżkę wokół naszej gwiazdy.
Do dziś Merkury nadal oczernia planetologów. Gorący mały świat pozostaje najmniej zbadaną skalistą planetą w Układzie Słonecznym, choć nie na długo. Wspólna misja Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i Japońskiej Agencji Eksploracji Kosmicznej (JAXA) wystrzelą razem dwa statki kosmiczne na Merkurego, które mają wystartować z kosmicznego portu ESA poza Kourou w Gujanie Francuskiej w piątek, 19 października.
Oba statki są wspólnie znane jako BepiColombo, nazwany tak od włoskiego naukowca i matematyka Giuseppe „Bepi” Colombo, który zaproponował pierwszy międzyplanetarny manewr wspomagania grawitacji w latach 70. Sonda BepiColombo zmierzy skład i pole magnetyczne Merkurego, spróbuje dowiedzieć się o powstawaniu dużego jądra planety, poszukać oznak wulkanizmu wśród kraterów i dolin - i ponad sto lat później zmierzy orbitę Merkurego przetestować względność Einsteina z większą precyzją niż kiedykolwiek wcześniej.
„Naszym celem jest jak najlepsze scharakteryzowanie planety”, mówi naukowiec projektu BepiColombo, Johannes Benkhoff z ESA. „Chcemy nauczyć się wielu rzeczy ze względu na jego rolę w tworzeniu naszego układu słonecznego. Uważamy, że Merkury jest bardzo ważnym elementem układanki. ”
Misja BepiColombo zajmie około siedmiu lat, aby dotrzeć do Mercury. Podróż do bardzo wewnętrznego układu słonecznego jest w rzeczywistości o wiele trudniejsza niż wysłanie statku kosmicznego do sfer zewnętrznych, a statek będzie musiał dobrze wykorzystać grawitację, z której znany jest Giuseppe Colombo. Ponad rok po wystrzeleniu BepiColombo będzie huśtać się na Ziemi, aby zostać popchniętym do środka, przelecieć Wenus dwa razy i sześciokrotnie przelecieć nad Merkurym w złożonym tańcu orbitalnym, który pozwoli mu wejść na orbitę wokół planety pod koniec 2025 r. Po przybyciu ESA Mercury Planetary Orbiter (MPO) i Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) JAXA oddzieli się od zamontowanych paneli słonecznych i pędników jonowych, które je tam przywiodły, modułu transferu rtęci (MTM).
Artystyczna koncepcja BepiColombo zbliża się do Merkurego. Dwa statki kosmiczne rozdzieliły się po dotarciu do Merkurego w grudniu 2025 r. (Airbus Defence and Space) BepiColombo będzie bazował na pracy jedynego innego statku kosmicznego, który okrążył Merkurego, sondę MESSENGER NASA. Ta misja ujawniła świat, który wygląda trochę jak nasz księżyc, pokryty kraterami i jałowy ze złożami lodu wodnego w pobliżu biegunów. Ale w przeciwieństwie do księżyca Merkury jest gorący jak piec, aktywny geologicznie i ma duże złoża siarki, które pokrywają skalisty krajobraz.
Siarka stanowi interesującą tajemnicę, mówi Benkhoff, ponieważ lżejszy materiał powinien zostać zdmuchnięty przez wiatr słoneczny. Te niewyjaśnione dryfy siarki wskazują na procesy wulkaniczne pod powierzchnią, które mogą wytwarzać gazy siarkowe jak na Ziemi.
Unikalna aktywność tektoniczna Merkurego jest kolejnym znakiem dynamicznego świata. W przeciwieństwie do wielu ziemskich płyt, które przesuwają się i ocierają o siebie, Merkury ma tylko jedną płytę otaczającą planetę. W rezultacie mały świat kurczy się, powodując otwieranie się głębokich pęknięć i przepaści na powierzchni. Skurcze te występują w miarę ochładzania się Merkurego, chociaż dlaczego planeta ochładza się, jest to gorąco dyskutowane pytanie w społeczności planetologów. Rtęć ochładza się przez miliardy lat, proces ten trwa do dziś, ale spodziewano się, że upuszczenie ciepła zwolniło po powstaniu planety.
„Merkury ma szereg wad, które naprawdę dość wyraźnie pokazują, że planeta się skurczyła przez pewien okres czasu”, mówi Tom Watters, starszy naukowiec z Smithsonian Center for Earth and Planetary Studies i członek zespołu MESSENGER. „Jedną z najbardziej fascynujących rzeczy dla mnie jest to, że tutaj jest planeta, znacznie mniejsza od Ziemi, najmniejsza w Układzie Słonecznym, która pokazuje nam, jak mniejsze ciało wyraża skurcz bez korzyści z płytowej tektoniki”.
Pod skorupą skalną zewnętrzną skałę uważa się, że ciekły metalowy rdzeń Merkurego jest masywny, z możliwym litym rdzeniem pośrodku. Naukowcy szacują, że od 70 do 80 procent rtęci składa się z jej rdzenia, co czyni ją drugą najgęstszą planetą w Układzie Słonecznym po Ziemi. I tak duża kompozycja metaliczna nadaje Mercury kolejną godną uwagi cechę: silne pole magnetyczne.
„Odkrycie pola magnetycznego w latach 70. było całkowicie nieoczekiwane”, mówi Benkhoff.
Podczas gdy europejska organizacja MPO krąży blisko powierzchni, by badać geologię Merkurego, japońska MMO zapętli się dalej, by zbadać pole magnetyczne planety. Chociaż planeta ma tylko jedną trzecią wielkości Ziemi, Merkury ma podobne pole magnetyczne. Przez lata naukowcy zastanawiali się, czy wewnętrzne działanie planety napędza magnetyzm, czy może jest to spowodowane interakcjami z pobliskim słońcem.
Połączenie między siarką na powierzchni, pękaniem i chłodzeniem skorupy, a aktywnym polem magnetycznym daje wskazówki dotyczące powstawania Merkurego. Wiele obiektów w Układzie Słonecznym nie zawsze mieszkało w swoich obecnych lokalizacjach, formując się dalej i migrując do wewnątrz, i Merkury mógł być jednym z tych obiektów. Bez względu na to, czy są wpychane przez inne planety, czy zawsze ograniczone do bezpośredniego sąsiedztwa Słońca, historia Merkurego jest uważana za krytyczną, aby zrozumieć, czy astronomowie kiedykolwiek dowiedzą się, jak powstał nasz Układ Słoneczny.
Ale cokolwiek spotkało Merkurego w przeszłości, planeta wciąż stawia dziś dziwne pytania. Jeśli jest aktywny, z przesianą siarką i wodnistym lodem, czy coś biologicznego może znajdować się na powierzchni?
„Z jednej strony masz temperatury 450 stopni F, jak piec do pizzy”, mówi Benkhoff. „Zatem masz krater wodny w kraterach; to jest fascynujące. Wyobraź sobie, że jako pierwsi znaleźliśmy markery biologiczne w tych kraterach. Podczas gdy wszyscy inni patrzą na Marsa i [księżyc Jowisza] na Europę, może to na Merkurego! ”
Po ponad dekadzie oczekiwania ESA i JAXA są gotowi rozpocząć długą podróż do Merkurego. W ten weekend BepiColombo wyrusza w podróż, aby lepiej zrozumieć nie tylko jedną z najbardziej zagadkowych planet, ale także sposób, w jaki nasze małe sąsiedztwo w przestrzeni kosmicznej spotkało się miliardy lat temu.
Mozaika dwóch zdjęć kończyny południowej półkuli Mercury wykonanych przez statek kosmiczny MESSENGER w 2012 r. (NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington)
