Первая крупная публикация данных космического аппарата НАСА MESSENGER, который вышел на орбиту вокруг Меркурия в марте этого года, заставила исследователей пересмотреть некоторые самые фундаментальные представления о природе и истории этой планеты Солнечной системы.

Среди открытий, представленных в свежем выпуске журнала Science, — неизвестный прежде тип рельефа и летучие элементы, а также пять других материалов с описанием ландшафта планеты, поверхностной химии и магнитного поля.

В начале лета «КЛ» публиковала анонс этих материалов. Их общий пафос резюмирует Дэвид Блюэтт из Университета Джонса Хопкинса (США): «Меркурий — странный мир, во всех отношениях странный. Мы не знаем, из каких пород он состоит, мы не знаем, какого он цвета, и он вовсе не лишён летучих элементов, как все думали».

Именно г-н Блюэтт и его группа, изучив изображения Меркурия с самым высоким разрешением на сегодня, обнаружили впадины на дне, стенках и центральных пиках кратеров в северном полушарии планеты. Эти углубления имеют неправильную форму и отличаются от любого другого типа рельефа, известного исследователям. Их диаметр составляет от десятков метров до нескольких километров. Ямы выглядят довольно свежими, поскольку столкновения с метеоритами их практически не изменили.

Едва ли они возникли в результате извержения вулканов, говорит г-н Блюэтт. В то же время они немного похожи на местность типа «швейцарский сыр», расположенную в южной полярной области Марса. Там солнечное тепло привело к сублимированию отложений льда из двуокиси углерода (к переходу из твёрдого состояния сразу в газообразное), в результате чего с поверхности оказались также удалены фрагменты прилегающего материала.

По аналогии, г-н Блюэтт с коллегами полагают, что температура под поверхностью Меркурия должна быть сравнительно низкой, в результате чего некоторые летучие вещества остаются стабильными. Однако мелкий материал, время от времени падающий на планету, поставляет достаточно энергии, чтобы привести к их испарению. Одновременно происходит размывание окружающей местности.

Исследователи считают, что в северном геологическом бассейне Радитлади в результате этого процесса сантиметр поверхности удалялся бы за 70–200 тыс. лет. Соответственно, на образование наблюдаемых впадин должны были уйти миллиарды лет.

Возникает вопрос: как столь крошечная планета могла так долго сохранять в себе летучие элементы? Большинство моделей, пытающихся объяснить существование огромного железного ядра Меркурия (оно занимает намного больше места относительно всего объёма планеты по сравнению с другими телами Солнечной системы земного типа), требуют, чтобы на ранней стадии своего развития Меркурий был раскалён докрасна.

Если верить этим моделям, в то время Меркурий был гораздо ближе по размерам к Земле, чем сейчас, и его кора и мантия были куда толще. Либо столкновение с крупным объектом срезало значительную часть пород вскоре после формирования Меркурия, либо молодое Солнце, находясь в горячей фазе, испарило внешние слои планеты.

Однако данные аппарата MESSENGER свидетельствуют о том, что оба сценария ошибочны. Рентгеновский спектрометр показал: на поверхности Меркурия по меньшей мере в десять раз больше серы, чем в мантии Земли. Данные гамма-спектрометра, между тем, говорят о том, что отношение калия к торию на поверхности Меркурия напоминает показатели других планет земной группы. А это значит, что в прошлом планета, возможно, не подвергалась сильному нагреву и сразу сформировалась с тонкой мантией.

Словом, тайна формирования огромного железного ядра Меркурия остаётся неразгаданной. Некоторые теоретики предположили, что материал газопылевого диска, из которого формировалась планета, был богат железом. Но тогда неясно, почему другие объекты земной группы не имеют похожий состав.


Северные равнины Меркурия, покрытые застывшей лавой.

II

Вторая сверхинтрига связана с гладкими равнинами, покрывающими часть поверхности Меркурия. Они волновали учёных со времён первых снимков планеты, которые сделал «Маринер-10» в 1974 году. Многие подозревали, что это результат вулканической активности, но никаких вулканов обнаружить так и не удалось. К тому же северные равнины Меркурия имеют ту же яркость, что и высокогорья, испещрённые кратерами, но по этому показателю отличаются от вулканических отложений на Луне: там они темнее, чем гористая местность.

Джеймс Хэд III из Университета Брауна (США) и его коллеги, основываясь на данных «Мессенджера», смогли доказать вулканическое происхождение северных равнин. В начале истории планеты (4–3,5 млрд лет назад) огромные объёмы лавы вылились из трещин в поверхности Меркурия, наводнив окружающие низменные равнины. Лавовые потоки, пишут учёные, заполнили кратеры более километра глубиной и охватили 6% поверхности планеты. Это примерно 60% территории США. Штат Техас оказался бы на глубине 6,5 км.

При этом лавовые потоки выходили настолько быстро, что это не привело к образованию вулканов, как на земных Гавайях. Места выхода лавы оказались прикрыты. Подобный тип вулканизма на Земле не наблюдается, хотя был возможен в далёком прошлом нашей планеты.

Учёные проанализировали 200-километровую зону за пределами равнин. Там обнаружены трещины, из которых выходят широкие реки застывшей лавы. Исследователи полагают, что то же самое происходило на равнинах, хотя следы этого процесса уничтожены.

Подготовлено по материалам Nature News и Университета Брауна.