Lähimpänä aurinkojärjestelmän valaisevaa ja pienintä planeettaa on edelleen mysteeri. Maapallon ja neljän kaasujättilän - Jupiterin, Saturnuksen, Uranuksen ja Neptunuksen tavoin - myös Mercuryllä on oma magnetosfääri. MESSENGER-aseman (MErcury pinta, avaruusympäristö, geokemia) tutkimusten jälkeen tämän magneettikerroksen luonne alkoi selkeytyä. Tehtävän tärkeimmät tulokset sisältyvät jo monografioihin ja oppikirjoihin. Kuinka pieni planeetta onnistui säilyttämään magnetosfäärin.
Jotta taivaankappaleella olisi oma magnetosfääri, tarvitaan magneettikentän lähde. Useimpien tutkijoiden mukaan dynaaminen vaikutus laukaistaan täällä. Maan tapauksessa se näyttää tältä. Maapallon suolistossa on metalliydin, jossa on kiinteä keskusta ja nestemäinen kuori. Radioaktiivisten elementtien hajoamisen takia lämpö vapautuu, mikä johtaa johtavan nesteen konvektiivisten virtausten muodostumiseen. Nämä virrat muodostavat planeetan magneettikentän.
Kenttä on vuorovaikutuksessa auringon tuulen kanssa - tähtien latautuneiden hiukkasten kanssa. Tämä kosminen plasma kantaa mukanaan oman magneettikentän. Jos planeetan magneettikenttä kestää auringonsäteilyn paineen, ts. Ohjaa sen huomattavan etäisyyden päässä pinnasta, he sanovat, että planeetalla on oma magnetosfääri. Merkurian, maan ja neljän kaasujättelijän lisäksi Jupiterin suurimmalla satelliitilla Ganymedellä on myös magnetosfääri.
Muissa aurinkojärjestelmän planeetoissa ja kuissa tähtituuli ei kohtaa käytännöllisesti katsoen vastusta. Näin tapahtuu esimerkiksi Venuksella ja todennäköisimmin Marsilla. Maan magneettikentän luonnetta pidetään edelleen geofysiikan pääsalaisuutena. Albert Einstein piti sitä yhtenä viidestä tieteen tärkeimmästä tehtävästä.
Tämä johtuu tosiasiasta, että vaikka geodynamo-teoria on käytännössä kiistaton, se aiheuttaa suuria vaikeuksia. Klassisen magnetohydrodynamiikan mukaan dynaamisen vaikutuksen tulisi rapistua ja planeetan ydin jäähtyä ja kovettua. Mekanismeista, joiden vuoksi maa ylläpitää dynon itsensä tuottaman vaikutuksen, yhdessä magneettikentän havaittujen ominaisuuksien, ensisijaisesti geomagneettisten poikkeavuuksien, siirtymisen ja napojen kääntymisen kanssa, ei ole vielä tarkkaa ymmärrystä.
Määrällisen kuvauksen vaikeus johtuu todennäköisimmin ongelman oleellisesti epälineaarisesta luonteesta. Elohopean tapauksessa dynaamisuusongelma on jopa akuutti kuin maan päällä. Kuinka niin pieni planeetta säilytti oman magnetosfäärinsä? Tarkoittaako tämä, että sen ydin on edelleen nestemäisessä tilassa ja tuottaa tarpeeksi lämpöä? Vai onko olemassa joitain erityisiä mekanismeja, joiden avulla taivaankappale voi suojautua aurinkotuulilta?
Elohopea on noin 20 kertaa kevyempi ja pienempi kuin Maa. Keskimääräinen tiheys on verrattavissa maan tiheyteen. Vuosi kestää 88 päivää, mutta taivaankappale ei ole vuoroveden kaappauksessa Auringon kanssa, vaan pyörii oman akselinsa ympäri noin 59 päivän ajanjaksolla. Elohopea erottuu muista aurinkokunnan planeetoista suhteellisen suurella metallisydämellä - sen osuus taivaankappaleen säteestä on noin 80 prosenttia. Vertailun vuoksi maapallon ydin vie vain noin puolet sädeestään.
Elohopean magneettikenttä löysi vuonna 1974 amerikkalainen asema Mariner 10, joka tallensi korkeaenergisten hiukkasten purskeita. Taivaankappaleen magneettikenttä, joka on lähinnä aurinkoa, on noin sata kertaa heikompi kuin maallinen, se sopisi täysin maapallon kokoiseksi palloksi ja, kuten planeettamme, muodostuu dipolista, ts. Siinä on kaksi eikä neljä, kuten kaasujättiläiset, magneettinavat.
Mainosvideo:
Kuva: Johns Hopkinsin yliopiston sovelletun fysiikan laboratorio / Washingtonin Carnegie-instituutti / NASA
Ensimmäisiä teorioita, jotka selittävät elohopean magnetosfäärin luonnetta, ehdotettiin 1970-luvulla. Suurin osa niistä perustuu dynaamiseen vaikutukseen. Nämä mallit varmistettiin vuosina 2011-2015, kun MESSENGER-asema tutki planeettaa. Laitteesta saadut tiedot paljastivat elohopean magnetosfäärin epätavallisen geometrian. Erityisesti planeetan läheisyydessä magneettinen uudelleenkytkentä - magneettikentän sisäisten ja ulkoisten voimalinjojen keskinäinen uudelleenjärjestely - tapahtuu noin kymmenen kertaa useammin.
Tämä johtaa monien tyhjiöiden muodostumiseen elohopean magnetosfäärissä, jolloin aurinkotuuli pääsee planeetan pintaan lähes esteettä. Lisäksi MESSENGER löysi remanenssin taivaankappaleen kuoressa. Tietoja käyttämällä tutkijat ovat arvioineet elohopean magneettikentän keskimääräisen iän alarajan 3,7-3,9 miljardiin vuoteen. Kuten tutkijat huomauttivat, tämä vahvistaa dynaamisen vaikutuksen pätevyyden planeetan maailmanlaajuisen magneettikentän muodostumiselle, samoin kuin nestemäisen ulomman ytimen olemassaolon siinä.
Samaan aikaan kysymys elohopean rakenteesta on avoin. On mahdollista, että ytimen ulkokerros sisältää metallihiutaleita - rauta lunta. Tämä hypoteesi on erittäin suosittu, koska selittäen elohopean omaa magnetosfääriä samalla dynaamisella vaikutuksella, se sallii matalat lämpötilat ja lähes kiinteän (tai lähes nestemäisen) ytimen planeetan sisällä.
Kuva: Washingtonin Carnegie-instituutio / JHUAPL / NASA
Tiedetään, että maanpäällisten planeettojen ytimet muodostuvat pääasiassa raudasta ja rikistä. Rikin sulkeumien tiedetään myös alentavan ytimen sulamispistettä jättäen siitä nestemäisen. Tämä tarkoittaa, että dynamotehosteen ylläpitämiseen tarvitaan vähemmän lämpöä, jota elohopea tuottaa jo liian vähän. Melkein kymmenen vuotta sitten geofysiikot, suorittaen sarjan kokeita, osoittivat, että korkeapaineolosuhteissa rauta lumi voi pudota kohti planeetan keskustaa ja nestemäinen raudan ja rikin seos voi nousta kohti sitä sisemmästä ytimestä. Tämä voi luoda dynaamisen vaikutuksen elohopean suolistoon.
MESSENGER-tiedot vahvistivat nämä havainnot. Asemalle asennettu spektrometri osoitti äärimmäisen vähän rautaa ja muita raskaita elementtejä planeetan vulkaanisissa kallioissa. Mercuryn vaipan ohuessa kerroksessa ei ole läheskään rautaa, ja sen muodostaa pääasiassa silikaatit. Kiinteän keskuksen osuus on noin puolet (noin 900 km) ytimen säteestä, loput on sulatetun kerroksen varassa. Niiden välillä on todennäköisesti kerros, jossa metallihiutaleet liikkuvat ylhäältä alas. Ytimen tiheys on noin kaksi kertaa vaipan tiheys, ja sen arvioidaan olevan seitsemän tonnia kuutiometriä kohti. Tutkijoiden mukaan rikki muodostaa noin 4,5 prosenttia ytimen massasta.
MESSENGER löysi elohopean pinnalla lukuisia taitoksia, taipumia ja vikoja, mikä tekee mahdolliseksi tehdä yksiselitteisen johtopäätöksen planeetan lähiaikojen tektonisesta aktiivisuudesta. Ulkokuoren rakenne ja tektoniikka liittyvät tutkijoiden mukaan planeetan suoloissa tapahtuviin prosesseihin. MESSENGER osoitti, että planeetan magneettikenttä on voimakkaampi pohjoisella pallonpuoliskolla kuin eteläisellä. Laitteen laatiman painovoimakartan perusteella kuoren paksuus päiväntasaajan lähellä on keskimäärin 50 kilometriä korkeampi kuin navan kohdalla. Tämä tarkoittaa, että maapallon pohjoisilla leveysasteilla oleva silikaattivaippa kuumenee voimakkaammin kuin sen päiväntasaavassa osassa. Nämä tiedot ovat erittäin sopusoinnussa suhteellisen nuorten ansojen löytämisen kanssa pohjoisilla leveysasteilla. Vaikka vulkaaninen aktiviteetti elohopeassa päättyi noin 3,5 miljardia vuotta sitten, nykyinen kuva lämpöhajoamisesta planeetan vaipassa on suurelta osintodennäköisesti määritetty hänen menneisyydestään.
Erityisesti konvektiivisia virtauksia voi edelleen olla planeetan ytimen vieressä olevissa kerroksissa. Tällöin planeetan pohjoisnavan alla olevan vaipan lämpötila on 100-200 celsiusastetta korkeampi kuin planeetan päiväntasaajan alueilla. Lisäksi MESSENGER havaitsi, että pohjoisen kuoren yhden osan jäljelle jäävä magneettikenttä on suunnattu vastakkaiseen suuntaan suhteessa planeetan maailmanlaajuiseen magneettikentään. Tämä tarkoittaa, että aikaisemmin Mercuryssä tapahtui inversio ainakin kerran - muutos magneettikentän napaisuudessa.
Vain kaksi asemaa on tutkinut Mercuria yksityiskohtaisesti - Mariner 10 ja MESSENGER. Ja tämä planeetta, lähinnä oman magneettikentänsä takia, kiinnostaa suurta tiedettä. Selittämällä sen magnetosfäärin luonteen voimme melkein varmasti tehdä tämän maan puolesta. Vuonna 2018 Japani ja EU suunnittelevat kolmannen operaation lähettämistä elohopeaan. Kaksi asemaa lentää. Ensin MPO (Mercury Planet Orbiter) laatii monen aallonpituuden taivaankappaleen pinnan. Toinen, MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter), tutkii magnetosfääriä. Matkan ensimmäisten tulosten odottaminen vie kauan - vaikka lähtö alkaisi vuonna 2018, aseman määränpää saavutetaan vasta vuonna 2025.
Juri Sukhov