Merkury – charakterystyka najbliższej Słońcu planety. Co o nim wiemy?

Merkury to najmniejsza i najbliższa Słońcu planeta w Układzie Słonecznym. Nazwana na cześć rzymskiego boga handlu i podróży, jest skalistą planetą, której powierzchnię gęsto pokrywają kratery (podobnie jak w przypadku Księżyca). Ze względu na swoje położenie panują tam ekstremalne warunki – zarówno te związane z bardzo wysoką temperaturą, jak i z powodu niezwykle cienkiej atmosfery.

Najważniejsze dane fizyczne oraz fakty o Merkurym

Polecamy również …

• Planeta pozaziemska HD 63433 d z ogromnym oceanem płynnej lawy po jednej stronie
• Co zaoferuje nam jeszcze styczniowe niebo 2024?
• 10 października 2023 to czas koniunkcji Srebrnego Globu z Wenus

Charakterystyka i budowa planety

Atmosfera

Merkury posiada niezwykle cienką atmosferę, która w rzeczywistości jest zwykle nazywana egzosferą. To najsłabsza atmosfera spośród wszystkich planet Układu Słonecznego, co ma bezpośredni wpływ na jego powierzchnię i warunki panujące na tej planecie.

Atmosfera Merkurego składa się z bardzo rzadkich gazów, które są zbyt rozproszone, aby tworzyć gęstą atmosferę. Główne składniki to:

• wodór (H₂)
• hel (He)
• tlen (O₂)
• sód (Na)
• potas (K)
• wapń (Ca)
• magnez (Mg)

Gazy te pochodzą głównie z kilku źródeł i w wyniku panujących tam warunków:

• Słońce – cząsteczki wiatru słonecznego, które uderzają w powierzchnię Merkurego, mogą odrywać atomy i cząsteczki, które następnie unoszą się i tworzą egzosferę;
• powierzchnia planety – proces zwany sputteringiem, w którym energetyczne cząsteczki z kosmosu uderzają w powierzchnię planety, wybijając atomy i cząsteczki do atmosfery;
• wulkany i uderzenia meteorytów – choć Merkury nie ma aktywnych wulkanów, przeszłe wulkaniczne erupcje mogły dostarczyć materiału do atmosfery. Uderzenia meteorytów również mogą wywoływać wyrzuty materii z powierzchni;
• niezwykle niskie ciśnienie – ciśnienie atmosferyczne na Merkurym jest praktycznie zerowe, co oznacza, że atmosfera nie ma praktycznie żadnego wpływu na ochronę powierzchni planety przed promieniowaniem słonecznym i wiatrem słonecznym;
• temperatura – brak gęstej atmosfery powoduje ekstremalne różnice temperatur między dniem a nocą, ponieważ nie ma warstwy izolacyjnej, która mogłaby zatrzymywać ciepło;
• powierzchnia – jest bezpośrednio narażona na działanie wiatru słonecznego i kosmicznego promieniowania, co prowadzi do erozji powierzchni oraz jej bombardowania przez mikrometeoryty;
• brak realnej ochrony – atmosfera Merkurego nie chroni powierzchni planety przed meteoroidami, co skutkuje licznymi kraterami.

Magnetosfera

Magnetosfera Merkurego jest jedną z najbardziej interesujących i zaskakujących cech tej planety, szczególnie biorąc pod uwagę jej niewielkie rozmiary i bliskość do Słońca. To obszar przestrzeni wokół planety, w którym jej pole magnetyczne oddziałuje z wiatrem słonecznym.

Główne cechy magnetosfery:

• obecność pola magnetycznego – Merkury posiada własne pole magnetyczne, co czyni go, obok Ziemi, jedyną skalistą planetą w Układzie Słonecznym z wewnętrznie generowanym polem magnetycznym;
• Siła pola magnetycznego – pole magnetyczne Merkurego jest stosunkowo słabe i wynosi około 1% pola magnetycznego Ziemi;
• dynamo planetarne – pole magnetyczne jest prawdopodobnie generowane przez dynamo we wnętrzu planety, podobnie jak na Ziemi. Jest to wynik konwekcji ciekłego, metalicznego jądra planety;
• magnetopauza – granica magnetosfery, gdzie ciśnienie pola magnetycznego Merkurego równoważy ciśnienie wiatru słonecznego;
• ogniska magnetyczne – obszary na powierzchni Merkurego, gdzie linie pola magnetycznego zbiegają się lub rozchodzą;
• aktywność wiatru słonecznego – bliskość Merkurego do Słońca oznacza, że doświadcza on silnych i dynamicznych interakcji z wiatrem słonecznym;
• tornado magnetyczne – sonda MESSENGER odkryła, że na planecie występują tzw. tornado magnetyczne, które są wirującymi strukturami magnetycznymi powstałymi na skutek interakcji pola magnetycznego planety z wiatrem słonecznym;
• ogniska rekoneksji – magnetosferze Merkurego zachodzą częste procesy rekoneksji magnetycznej, podczas których linie pola magnetycznego łączą się i uwalniają energię, wpływając na ruch cząstek naładowanych.

Pierwsze dowody na istnienie pola magnetycznego Merkurego zostały dostarczone przez sondę Mariner 10 w latach 70. XX wieku. Z kolei sonda NASA MESSENGER, która orbitowała wokół Merkurego w latach 2011-2015, dostarczyła szczegółowych danych na temat magnetosfery planety, potwierdzając jej złożoność i dynamikę.

Magnetosfera Merkurego jest unikalna i zaskakująca, biorąc pod uwagę rozmiar i bliskość planety do Słońca. Chociaż jest znacznie słabsza niż ta występująca na Ziemi, wykazuje dynamiczne interakcje z wiatrem słonecznym, prowadząc do ciekawych zjawisk takich jak tornado magnetyczne i rekoneksja magnetyczna.

Struktura powierzchniowa i podpowierzchniowa Merkurego

Powierzchnia Merkurego jest bogata w różnorodne formacje geologiczne, które odzwierciedlają jego burzliwą historię.

Kratery uderzeniowe

• Caloris – jeden z największych kraterów uderzeniowych w Układzie Słonecznym, o średnicy około 1 550 km;
• Kratery średniej wielkości – Merkury jest pokryty tysiącami mniejszych kraterów, co wskazuje na brak atmosfery, która mogłaby spalić meteoryty przed uderzeniem w powierzchnię.

Baseny uderzeniowe i skarpy

Duże baseny uderzeniowe, takie jak Caloris Basin, otoczone są koncentrycznymi pierścieniami gór, które powstały na skutek impaktów.

Merkury jest pokryty wieloma skarpami (klifami, skorupami tektonicznymi), które są wynikiem kurczenia się planety podczas jej stygnięcia. Przykładem może być tutaj skorupa Discovery Rupes, mająca wysokość około 1.5 km i długość około 550 km.

Równiny i formacje wulkaniczne

• Równiny międzymeteorytowe – stosunkowo gładkie obszary, które prawdopodobnie powstały w wyniku dawnych erupcji wulkanicznych.
• Równiny międzykraterowe – gęściej pokryte kraterami niż równiny międzymeteorytowe, wskazujące na ich starszy wiek.

Choć Merkury nie posiada aktywnych wulkanów, istnieją dowody na dawną aktywność wulkaniczną, takie jak kanały lawy i stożki wulkaniczne.

Struktura podpowierzchniowa

Pod powierzchnią Merkurego kryje się skomplikowana struktura geologiczna, która obejmuje kilka najważniejszych warstw.

[1] Skorupa

• Grubość – szacuje się, że skorupa Merkurego ma grubość od 30 do 40 km;
• Skład – zbudowana jest głównie z krzemianów i jest bogata w różne metale.

[2] Płaszcz

• Grubość – płaszcz Merkurego jest stosunkowo cienki w porównaniu do innych planet skalistych, szacuje się, że ma grubość około 600 km;
• Skład – głównie z krzemianów, podobnych do tych znalezionych w skorupie, ale pod wyższym ciśnieniem i temperaturą.

[3] Jądro

• Rozmiar – jądro Merkurego jest wyjątkowo duże, stanowiące około 85% promienia planety;
• Skład – głównie z żelaza i niklu, co przyczynia się do jego wysokiej gęstości;
• Stan – prawdopodobnie jądro jest częściowo płynne, co umożliwia generowanie pola magnetycznego.

[4] Aktywność geologiczna

• Kurczenie się planety – z biegiem czasu Merkury skurczył się o około 7 km średnicy, co spowodowało powstawanie skarp i fałd na jego powierzchni;
• Brak atmosferycznych procesów erozyjnych – ze względu na brak znaczącej atmosfery, powierzchnia Merkurego nie doświadcza erozji przez wiatr czy wodę, co oznacza, że formacje geologiczne są dobrze zachowane przez miliardy lat.

Polecamy również …

• Rok świetlny. Ile to km? Dlaczego wprowadzono jego definicję w obliczeniach?
• Jakie temperatury panują na powierzchniach planet Układu Słonecznego?
• Kolejne naturalne satelity Jowisza. Łącznie ten gazowy olbrzym ma ich 92

Ciekawostki i fakty o Merkurym w pigułce, czyli co warto wiedzieć?

Merkury:

• jest najmniejszą planetą w Układzie Słonecznym, ze średnicą około 4 880 km;
• jest najbliżej położoną od Słońca planetą, krążącą w średniej odległości około 57.9 milionów kilometrów (0.39 AU);
• obiega Słońce w zaledwie 88 dni ziemskich, co sprawia, że jest planetą o najkrótszym okresie obiegowym ze wszystkich planet w Układzie Słonecznym;
• obraca się wokół własnej osi raz na 58.646 dni ziemskich;
• doświadcza jednych z najbardziej ekstremalnych wahań temperatur w Układzie Słonecznym – od +430°C w ciągu dnia do -180°C w nocy;
• nie ma praktycznie atmosfery. Jej niezwykle cienka warstwa nie zatrzymuje ciepła, co powoduje ekstremalne różnice temperatur;
• ma powierzchnię pokrytą kraterami podobnymi do tych na Księżycu. Największy krater, Caloris Basin, ma średnicę około 1 550 km;
• posiada skarpy tektoniczne. Na powierzchni Merkurego znajdują się skorupy, które powstały na skutek kurczenia się planety w miarę jej stygnięcia;
• posiada duże jądro, które stanowi około 85% promienia planety i składa się głównie z żelaza, co czyni Merkurego drugą najbardziej gęstą planetą w Układzie Słonecznym po Ziemi;
• ma słabe, ale wyraźne pole magnetyczne, które stanowi około 1% pola magnetycznego Ziemi;
• obraca się trzy razy wokół własnej osi na każde dwa obiegi wokół Słońca, co jest unikalnym rezonansowym układem w Układzie Słonecznym;
• porusza się po najbardziej eliptycznej orbicie spośród planet Układu Słonecznego, z ekscentrycznością wynoszącą 0.2056;
• pierwsza sonda kosmiczna, która odwiedziła Merkurego, to Mariner 10, która przelatywała obok planety trzy razy w latach 1974-1975;
• druga sonda, MESSENGER, weszła na orbitę Merkurego w 2011 roku i dostarczyła szczegółowych danych o planecie do momentu zakończenia misji w 2015 roku;
• posiada dwa wschody Słońca. W niektórych miejscach na powierzchni Merkurego można zaobserwować dwa wschody słońca z rzędu, co jest efektem nietypowego ruchu planety po jej eliptycznej orbicie;
• ze względu na bliskość do Słońca, na powierzchni Merkurego Słońce wydaje się być optycznie trzy razy większe niż te widziane z Ziemi;
• nie posiada naturalnych satelitów (księżyców) i systemów pierścieni;
• jest jedną z pięciu planet widocznych gołym okiem i była znana starożytnym cywilizacjom, w tym Babilończykom i Grekom;
• jest nazwana na cześć rzymskiego boga Merkurego, który był posłańcem bogów, znanym ze swojej szybkości.

Merkury i najważniejsze misje kosmiczne

[1] Mariner 10

• Agencja: NASA
• Data startu: 3 listopada 1973
• Cele misji: Mariner 10 był pierwszą sondą kosmiczną, której głównym celem było zbadanie dwóch planet – Wenus i Merkurego.
• Przeloty: Mariner 10 wykonał trzy przeloty obok Merkurego w latach 1974-1975.
• Zdjęcia powierzchni: sonda dostarczyła pierwsze zdjęcia powierzchni Merkurego, dokumentując i potwierdzając obecność na jej powierzchni licznych kraterów.
• Odkrycia: Merkury ma bardzo cienką atmosferę oraz słabe pole magnetyczne.
• Koniec misji: Mariner 10 zakończył swoją misję w marcu 1975 roku, po wyczerpaniu zapasów paliwa.

[2] MESSENGER

• Agencja: NASA
• Data startu: 3 sierpnia 2004
• Cele misji: MESSENGER (skrót od ang. MErcury Surface Space ENvironment GEochemistry and Ranging) miał na celu szczegółowe zbadanie powierzchni, geologii, atmosfery i magnetosfery Merkurego.
• Wejście na orbitę: MESSENGER stał się pierwszą sondą, która weszła na orbitę wokół Merkurego. Nastąpiło to 18 marca 2011 roku.
• Zdjęcia i mapowanie: przeprowadził szczegółowe mapowanie powierzchni planety, dostarczając tysiące zdjęć wysokiej rozdzielczości.
• Skład chemiczny: zidentyfikował różnorodność chemiczną powierzchni, w tym obecność związków siarki i potasu.
• Pole magnetyczne: potwierdził istnienie wewnętrznie generowanego pola magnetycznego oraz zbadał jego dynamikę.
• Cienka atmosfera: zbadał skład i zmienność cienkiej atmosfery Merkurego, zwanej egzosferą.
• Lodowe struktury: odkrył dowody na istnienie lodu wodnego i związków organicznych w stale zacienionych kraterach w pobliżu biegunów.
• Koniec misji: MESSENGER zakończył swoją misję 30 kwietnia 2015 roku, rozbijając się o powierzchnię Merkurego po wyczerpaniu paliwa.

[3] BepiColombo

• Agencje: ESA (Europejska Agencja Kosmiczna) i JAXA (Japońska Agencja Kosmiczna)
• Data startu: 20 października 2018
• Cele misji: BepiColombo jest międzynarodową misją, której celem jest dostarczenie bardziej szczegółowych danych o Merkurego niż kiedykolwiek wcześniej.
• Skład misji: misja składa się z dwóch głównych sond:
  • Mercury Planetary Orbiter (MPO): sonda ESA, która będzie badać powierzchnię i wewnętrzną strukturę Merkurego.
  • Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO): sonda JAXA, która skupi się na badaniu magnetosfery planety.
• Przeloty i orbitowanie: BepiColombo ma wykonać kilka przelotów obok Ziemi, Wenus i Merkurego w celu uzyskania odpowiedniej trajektorii, zanim wejdzie na orbitę wokół Merkurego w 2025 roku.
• Główne cele misji:
• Mapowanie i obrazowanie: dostarczenie szczegółowych map i obrazów powierzchni Merkurego.
• Badania geologiczne: zbadanie struktury i składu chemicznego powierzchni.
• Magnetosfera: szczegółowa analiza pola magnetycznego i jego interakcji z wiatrem słonecznym.
• Egzosfera: badanie składu i zmienności egzosfery.

Misje kosmiczne do dostarczyły jak dotychczas cennych informacji o tej planecie. Od pierwszych odkryć sondy Mariner 10, przez szczegółowe badania MESSENGER, aż po przyszłe misje BepiColombo – każda z tych misji znacząco poszerzyła wiedzę o Merkurym i pomogła lepiej zrozumieć procesy geologiczne, atmosferyczne i magnetyczne, które zachodzą na tej najmniejszej i najbliższej Słońcu planecie.

Słowem podsumowania

Merkury, choć najmniejsza i najbliższa Słońcu planeta, kryje w sobie wiele fascynujących cech i tajemnic. Od ekstremalnych temperatur, przez unikalną geologię, po słabe pole magnetyczne – każda z tych cech czyni Merkurego interesującym obiektem badań astronomicznych. Misje kosmiczne, takie jak Mariner 10, MESSENGER i BepiColombo, znacząco poszerzyły naszą wiedzę o tej tajemniczej planecie dostarczając cennych informacji o początkach Układu Słonecznego i procesach planetarnych.

Planeta ma bardzo cienką atmosferę, składającą się głównie z wodoru, helu, tlenu, sodu, potasu, wapnia i magnezu. Ta egzosfera jest zbyt rozrzedzona, aby zapewniać jakąkolwiek ochronę powierzchni planety, co skutkuje ekstremalnymi warunkami temperaturowymi oraz bezpośrednim narażeniem na promieniowanie kosmiczne i wiatry słoneczne. Atmosfera Merkurego jest unikalna w porównaniu do innych planet Układu Słonecznego i odgrywa bardzo istotną rolę w kształtowaniu jego powierzchni.

Powierzchnia Merkurego posiada liczne kratery i jest zdominowana przez wielkie baseny uderzeniowe, skarpy tektoniczne oraz ślady dawnej aktywności wulkanicznej. Pod powierzchnią znajduje się cienka skorupa i płaszcz, a jądro planety jest wyjątkowo duże i bogate w żelazo.

FAQ o Merkurym, czyli popularne pytania na temat planety