1800-luvulla Mercuryn kiertorata alkoi huuhtoa maailman tähtitieteilijöitä. Maapallon polku auringon ympäri kääntyi tai edestakaisi nopeudella, jota ei voitu selittää käyttämällä Newtonin painovoiman teorioita. Monet tutkijat uskoivat pienemmän, tuntemattoman sisäisen planeetan häiritsevän elohopeaa. Mutta vuoden 1916 jälkeen, kun Albert Einstein julkaisi teoreettisen suhteellisuusteorian, tähtitieteilijät tajusivat valtavan auringon massan vääntyneen avaruusajan kankaasta lähettäen lähellä olevaa elohopeaa kääntyvälle polulle tähtemme ympärille.
Tähän päivään asti elohopea huijaa edelleen planeettatutkijoita. Kuuma pieni maailma on edelleen aurinkojärjestelmän vähiten tutkittu kivinen planeetta, vaikkakaan ei kauan. Euroopan avaruusjärjestön (ESA) ja Japanin ilmailualan tutkimuskeskuksen (JAXA) yhteinen operaatio käynnistää kaksi avaruusalusta Mercuryyn yhdessä, suunniteltu nousemaan ESA: n avaruuskeskuksesta Kouroun ulkopuolella, Ranskan Guayanaan, perjantaina 19. lokakuuta.
Molemmat veneet tunnetaan yhteisesti nimellä BepiColombo, nimeltään italialaiselle tiedemiehelle ja matemaatikolle Giuseppe "Bepi" Colombolle, joka ehdotti ensimmäistä planeettojen välistä painovoimaapupaikkaa 1970-luvulla. BepiColombo-avaruusalus mittaa elohopean koostumuksen ja magneettikentän, yrittää oppia planeetan suuren ytimen muodostumisesta, etsiä vulkaanisuuden merkkejä kraattereista ja laaksoista - ja yli vuosisadan tosiasian jälkeen mittaa elohopean kiertoradan. testata Einsteinin suhteellisuusteoria tarkemmin kuin koskaan ennen.
"Tavoitteenamme on karakterisoida planeetta parhaalla mahdollisella tavalla", sanoo BepiColombo-projektin tutkija Johannes Benkhoff ESA: sta. ”Haluamme oppia monia asioita, koska se vaikuttaa aurinkokunnan järjestelmään. Uskomme, että elohopea on erittäin tärkeä palapeli. ”
BepiColombo-operaatio vie noin seitsemän vuotta saapumiseen Mercuryyn. Aivan sisäiseen aurinkokuntaan matkustaminen on oikeastaan paljon vaikeampaa kuin avaruusaluksen lähettäminen ulompiin alueisiin, ja veneen on hyödynnettävä painovoimaa hyödyllisesti, mikä Giuseppe Colombosta tunnetaan. Yli vuosi laukaisun jälkeen BepiColombo kääntyy maapallolla saadakseen työntyä sisäänpäin, lentää Venuksen kanssa kahdesti ja pyörii Mercuryn yli kuusi kertaa monimutkaisessa kiertoradan tanssissa, joka antaa sen päästä kiertoradalle planeetan ympäri vuoden 2025 lopulla. Saapuessaan ESA: n Mercury Planetary Orbiter (MPO) ja JAXA: n Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) erottuvat asennetuista aurinkopaneeleista ja ionitroottorista, jotka ovat tuoneet ne sinne, eli Mercury Transfer Module (MTM).
Taiteilijan käsitys BepiColombosta lähestyvästä elohopeaa. Nämä kaksi avaruusalusta erottuvat saapuessaan elohopeaan joulukuussa 2025. (Airbus Defense and Space) BepiColombo rakentaa ainoan muun avaruusaluksen työhön, joka kiertää NASA: n MESSENGER-koetinta Mercuria. Tämä tehtävä paljasti maailman, joka näyttää vähän kuin kuu, kraateritaskuinen ja karu, jossa on vesijääkerroksia pylväiden lähellä. Mutta toisin kuin kuu, elohopea on kuuma kuin uuni, geologisesti aktiivinen ja siinä on suuria rikkisäteilyjä, jotka pistettävät kivisen maiseman.
Rikki on mielenkiintoinen mysteeri, Benkhoff sanoo, koska kevyempi materiaali olisi pitänyt puhaltaa auringon tuulen vaikutuksesta. Nämä selittämättömät rikin tippaukset viittaavat maanpinnan alapuolella oleviin vulkaanisiin prosesseihin, jotka voisivat tuottaa rikkipitoisuuksia, kuten maan päällä.
Mercuryn ainutlaatuinen tektoninen aktiivisuus on toinen merkki dynaamisesta maailmasta. Toisin kuin maapallon lukuisat levyt, jotka siirtyvät ja hankaavat yhteen, Mercuryllä on vain yksi levy, joka ympäröi planeettaa. Seurauksena on, että pieni maailma supistuu, aiheuttaen syviä halkeamia ja kuiluja avautumaan pinnalle. Nämä supistukset tapahtuvat elohopean jäähtyessä, vaikka miksi planeetta jäähtyy, on kuumana keskusteltu kysymys planeettojen tiedeyhteisössä. Elohopea on jäähtynyt miljardeja vuosia, prosessi jatkuu tänään, mutta tämän lämmönpoistoon odotettiin hidastuvan planeetan muodostumisen jälkeen.
"Merkurilla on tämä joukko vikoja, jotka todella melko selvästi osoittavat, että planeetta on supistunut jonkin ajanjakson ajan", sanoo Tom Watters, Smithsonian Earth and Planetary Studies -keskuksen vanhempi tutkija ja MESSENGER-ryhmän jäsen. "Yksi mielenkiintoisimmista asioista on, että tässä on maapalloa paljon pienempi planeetta, aurinkojärjestelmän pienin, mikä osoittaa meille, kuinka pienempi ruumis ilmaisee supistumisensa ilman levytektonisen hyötyä."
Kiviaineksen kutisevan ulkokuoren alla Mercuryn nestemäisen metallisydämen ajatellaan olevan massiivinen ja mahdollinen kiinteä ydin keskellä. Tutkijoiden arvion mukaan 70-80 prosenttia elohopeasta koostuu sen ytimestä, mikä tekee siitä aurinkojärjestelmän toiseksi tiheimmän planeetan Maan jälkeen. Ja niin suuri metallinen koostumus antaa Mercurylle toisen merkittävän ominaisuuden: vahvan magneettikentän.
"Magneettikentän löytäminen 1970-luvulla oli täysin odottamatonta", Benkhoff sanoo.
Vaikka Euroopan MPO kiertää lähellä pintaa elohopean geologian tutkimiseksi, Japanin MMO kiertää kauemmas planeetan magneettikentän tutkimiseen. Vaikka planeetta on vain kolmannes maapallon kokoisesta, on elohopealla samanlainen magneettikenttä. Vuosien ajan tutkijat ovat pohtineet, johtaako planeetan sisäinen toiminta magneettisuutta vai johtuuko se vuorovaikutuksesta lähellä olevan aurinkoa.
Pinnalla olevan rikin, kuoren halkeilun ja jäähdytyksen sekä aktiivisen magneettikentän välinen yhteys antaa vihjeitä elohopean muodostumisesta. Monet aurinkokunnan kohteet eivät aina eläneet nykyisissä paikoissaan, muodostaen kauempana ja muuttaessa sisäänpäin, ja elohopea voi olla yksi näistä esineistä. Olipa kyseessä sitten muiden planeettojen hyökätys tai rajoittuen aina auringon välittömään läheisyyteen, elohopean historiaa pidetään kriittisenä ymmärtääksesi, jos tähtitieteilijöiden on koskaan opittava, kuinka aurinkokuntamme tuli.
Mutta mitä tapahtui Mercuryn kanssa aiemmin, planeetta esittää edelleen joitakin outoja kysymyksiä tänään. Jos aktiivinen on seulottava rikki ja vetinen jää, voisiko mitään biologista olla pinnalla?
"Toisaalta lämpötilat ovat 450 astetta F, kuten pizzauuni", Benkhoff sanoo. ”Sitten kraattereissa on vesijäätä; tämä on kiehtovaa. Kuvittele, jos löysimme ensimmäiset biologiset merkit näistä kraatereista. Kun kaikki muut ihmiset katsovat Marsia ja [Jupiterin kuuta] Europaa, ehkä se on elohopealla! ”
Yli vuosikymmenen odotuksen jälkeen ESA ja JAXA ovat valmiita aloittamaan pitkän matkansa elohopeaan. Tänä viikonloppuna BepiColombo aloittaa pyrkimyksen ymmärtää paremmin paitsi yhtä arvoituksellisinta planeettaa, mutta myös sitä, kuinka pieni naapurustomme avaruudessa kokoontui miljardeja vuosia sitten.
MESSENGER-avaruusaluksen vuonna 2012 ottama kahden kuvan mosaiikki elohopean eteläisen pallonpuoliskon raajasta (NASA / Johns Hopkinkin yliopiston sovelletun fysiikan laboratorio / Washingtonin Carnegie-instituutio)
