Cea mai apropiată lumină și cea mai mică planetă din sistemul solar este încă un mister. La fel ca Pământul și cei patru giganti ai gazelor - Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun, Mercur are propria magnetosferă. După investigațiile stației MESSENGER (MErcury Surface, Space Space, GEochemistry), natura acestui strat magnetic a început să se clarifice. Principalele rezultate ale misiunii sunt deja incluse în monografii și manuale. Cum a reușit o planetă mică să păstreze magnetosfera.
Pentru ca un corp ceresc să aibă propria magnetosferă, este nevoie de o sursă de câmp magnetic. Potrivit majorității oamenilor de știință, efectul dinamo este declanșat aici. În cazul Pământului, arată așa. În intestinele planetei există un miez de metal cu un centru solid și o coajă lichidă. Datorită degradării elementelor radioactive, căldura este eliberată, ceea ce duce la formarea fluxurilor convective ale unui fluid conductor. Acești curenți generează câmpul magnetic al planetei.
Câmpul interacționează cu vântul solar - fluxuri de particule încărcate de la stea. Această plasmă cosmică poartă cu ea propriul său câmp magnetic. Dacă câmpul magnetic al planetei rezistă presiunii radiației solare, adică o deviază la o distanță considerabilă de suprafață, atunci ei spun că planeta are propria magnetosferă. Pe lângă Mercur, Pământ și cei patru giganți ai gazelor, Ganymede, cel mai mare satelit din Jupiter, are și o magnetosferă.
În restul planetelor și lunilor sistemului solar, vântul stelar nu întâlnește practic nicio rezistență. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, pe Venus și, cel mai probabil, pe Marte. Natura câmpului magnetic al Pământului este încă considerată misterul principal al geofizicii. Albert Einstein a considerat-o una dintre cele mai importante cinci sarcini ale științei.
Acest lucru se datorează faptului că, deși teoria geodinamelor este practic necontestată, provoacă mari dificultăți. Conform magnetohidrodinamicii clasice, efectul dinamului ar trebui să se descompună, iar miezul planetei ar trebui să se răcească și să se întărească. Încă nu există o înțelegere precisă a mecanismelor prin care Pământul menține efectul de auto-generare a dinamului împreună cu trăsăturile observate ale câmpului magnetic, în primul rând anomaliile geomagnetice, migrația și inversarea polului.
Dificultatea unei descrieri cantitative se datorează cel mai probabil naturii esențial neliniare a problemei. În cazul lui Mercur, problema dinamului este chiar mai acută decât pentru Pământ. Cum și-a păstrat propria magnetosferă o planetă atât de mică? Aceasta înseamnă că miezul său este încă într-o stare lichidă și generează suficientă căldură? Sau există unele mecanisme speciale care permit corpului ceresc să se protejeze de vântul solar?
Mercur este de aproximativ 20 de ori mai ușor și mai mic decât Pământul. Densitatea medie este comparabilă cu cea a pământului. Anul durează 88 de zile, dar corpul ceresc nu se află în capturarea mareei cu Soarele, ci se rotește în jurul propriei axe cu o perioadă de aproximativ 59 de zile. Mercurul se distinge de celelalte planete ale sistemului solar printr-un miez metalic relativ mare - reprezintă aproximativ 80 la sută din raza unui corp ceresc. Pentru comparație, miezul Pământului ocupă doar aproximativ jumătate din raza sa.
Câmpul magnetic al Mercur a fost descoperit în 1974 de stația americană Mariner 10, care a înregistrat explozii de particule cu energie mare. Câmpul magnetic al corpului ceresc cel mai apropiat de Soare este de aproximativ o sută de ori mai slab decât cel pământesc, s-ar încadra complet într-o sferă de dimensiunea Pământului și, la fel ca planeta noastră, este format dintr-un dipol, adică are doi, și nu patru, precum giganții de gaz, poli magnetici.
Video promotional:
Foto: Laboratorul de fizică aplicată al Universității Johns Hopkins / Instituția Carnegie din Washington / NASA
Primele teorii care explică natura magnetosferei lui Mercur au fost propuse în anii '70. Cele mai multe dintre ele se bazează pe efectul dinam. Aceste modele au fost verificate din 2011 până în 2015, când stația MESSENGER a studiat planeta. Datele obținute de la dispozitiv au relevat geometria neobișnuită a magnetosferei Mercur. În special, în vecinătatea planetei, reconectarea magnetică - rearanjarea reciprocă a liniilor de forță intrinseci și externe ale câmpului magnetic - are loc de aproximativ zece ori mai des.
Aceasta duce la formarea multor goluri în magnetosfera Mercurului, permițând vântului solar să ajungă la suprafața planetei aproape nestingherite. În plus, MESSENGER a descoperit remanența în scoarța unui corp ceresc. Folosind aceste date, oamenii de știință au estimat limita inferioară pentru vârsta medie a câmpului magnetic al lui Mercur la 3,7-3,9 miliarde de ani. Acest lucru, după cum au menționat oamenii de știință, confirmă validitatea efectului dinamului pentru formarea câmpului magnetic global al planetei, precum și prezența unui nucleu exterior lichid în ea.
Între timp, problema structurii lui Mercur rămâne deschisă. Este posibil ca stratul exterior al miezului său să conțină fulgi de metal - zăpadă de fier. Această ipoteză este foarte populară deoarece, explicând propria magnetosferă a lui Mercur prin același efect dinam, permite temperaturi scăzute și un nucleu cvasi-solid (sau cvasi-lichid) în interiorul planetei.
Foto: Instituția Carnegie din Washington / JHUAPL / NASA
Se știe că nucleele planetelor terestre sunt formate în principal din fier și sulf. Inclusiile de sulf sunt de asemenea cunoscute pentru a scădea punctul de topire a materiei de bază, lăsându-l lichid. Aceasta înseamnă că este nevoie de mai puțină căldură pentru a menține efectul dinam, ceea ce Mercur produce deja prea puțin. În urmă cu aproape zece ani, geofizicienii, efectuând o serie de experimente, au demonstrat că în condiții de înaltă presiune, zăpada de fier poate cădea spre centrul planetei și un amestec lichid de fier și sulf se poate ridica spre ea, din miezul interior. Acest lucru poate crea un efect dinamic în intestinele lui Mercur.
Datele MESSENGER au confirmat aceste constatări. Spectrometrul instalat la stație a arătat un conținut extrem de scăzut de fier și alte elemente grele din rocile vulcanice ale planetei. În stratul subțire al mantalei lui Mercur nu există aproape niciun fier și este format în principal din silicați. Centrul solid reprezintă aproximativ jumătate (aproximativ 900 de kilometri) de raza miezului, restul este ocupat de stratul topit. Între ele, cel mai probabil, există un strat în care fulgii de metal se mișcă de sus în jos. Densitatea miezului este de aproximativ două ori mai mare decât cea a mantalei și este estimată la șapte tone pe metru cub. Sulful, cred oamenii de știință, reprezintă aproximativ 4,5 la sută din masa nucleului.
MESSENGER a descoperit numeroase falduri, îndoituri și defecțiuni pe suprafața lui Mercur, ceea ce face posibilă tragerea unei concluzii fără echivoc despre activitatea tectonică a planetei în trecutul recent. Structura crustei exterioare și a tectonicii, potrivit oamenilor de știință, sunt asociate proceselor care au loc în intestinele planetei. MESSENGER a arătat că câmpul magnetic al planetei este mai puternic în emisfera nordică decât în sud. Judecând după harta gravitațională întocmită de aparat, grosimea crustei de lângă ecuator este în medie cu 50 de kilometri mai mare decât la pol. Aceasta înseamnă că mantaua de silicat din latitudinile nordice ale planetei este încălzită mai puternic decât în partea sa ecuatorială. Aceste date sunt de acord excelent cu descoperirea unor capcane relativ tinere din latitudinile nordice. Deși activitatea vulcanică pe Mercur a încetat acum aproximativ 3,5 miliarde de ani, imaginea actuală a difuziei termice în mantia planetei este în mare partecel mai probabil determinat de trecutul ei.
În special, fluxurile convective pot exista în continuare în straturile adiacente miezului planetei. Apoi, temperatura mantalei sub polul nord al planetei va fi cu 100-200 grade Celsius mai mare decât în regiunile ecuatoriale ale planetei. Mai mult, MESSENGER a descoperit că câmpul magnetic rezidual al uneia dintre secțiunile crustei nordice este direcționat în direcția opusă în raport cu câmpul magnetic global al planetei. Aceasta înseamnă că, în trecut, a avut loc o inversare pe Mercur cel puțin o dată - o schimbare a polarității câmpului magnetic.
Doar două stații au explorat Mercur în detaliu - Mariner 10 și MESSENGER. Iar această planetă, în primul rând datorită propriului său câmp magnetic, este de mare interes pentru știință. Explicând natura magnetosferei sale, putem face cu siguranță acest lucru pentru Pământ. În 2018, Japonia și UE intenționează să trimită o a treia misiune la Mercur. Două stații vor zbura. În primul rând, MPO (Mercury Planet Orbiter) va compila o hartă cu mai multe lungimi de undă a suprafeței unui corp ceresc. Al doilea, un MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter), va explora magnetosfera. Va dura mult timp să așteptați primele rezultate ale misiunii - chiar dacă startul are loc în 2018, destinația stației va fi atinsă abia în 2025.
Yuri Sukhov
