На останній зустрічі Американського астрономічного товариства в Анкориджі (США) астроном Шон Соломон з Інституту Карнегі у Вашингтоні розкрив ряд результатів спостережень автоматичної міжпланетної станції Mercury MESSENGER, з 2011 року обертається навколо найближчої до Сонця планети.
MESSENGER швидко виявив в приполярних кратерах Меркурія безліч місць ймовірного знаходження водного льоду. ( ілюстрації NASA.)

Схоже, декілька традиційних теорій з приводу Меркурія доведеться відкинути, а інші - переглянути.

Станція Mercury MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging, «Меркурианская поверхню, космічне оточення, геохімія та вимірювання відстаней»), як всі ми пам'ятаємо, минулого року після семирічної подорожі почала обертатися по круговій орбіті навколо Меркурія, приступивши до його вивченню. За відносно короткий час апарат зміг сильно спантеличити астрономів. Його дані серйозно суперечать існуючим моделям освіти близькою до Сонця безплідною планети, настільки багатою залізом і настільки бідною легкими елементами.

Нагадаємо, зараз їх дві. Перша: коли-то Меркурій мав нормальний склад з меншою кількістю металів та надлишком легких елементів. Маса планети приблизно в 2,25 рази більше від нинішньої. Потім Меркурій випробував зіткнення з планетезималью, приблизно вшестеро легше його самого і рухалася зі швидкістю до 20 км/с. Більшу частину кори і верхнього шару мантії при цьому понесло в космос; ядро ж планети, що складається з більш важких елементів, збереглося.

Варіант номер два: Меркурій сформувався вже вкрай збідненої легкими елементами внутрішньої частині протопланетного диска, оскільки ці легкі елементи були виметені сонячним випромінюванням в зовнішні області Сонячної системи.

На жаль, обидві гіпотези тепер під підозрою.

По-перше, геохимически Меркурій виявився дуже різноманітний. Теорія про щільною планеті з великим залізним ядром і зниженим вмістом легких елементів потребує деякої ревізії. Так, незважаючи на малі розміри, гравітація на поверхні дорівнює марсіанської. І все ж легкі елементи там є. У полярних областей MESSENGER виявив надзвичайно яскраві (у сенсі відображення радарних сигналів) області. По всій видимості, це водний лід, що не тане через вічній тіні біля полюсів (нахил орбіти, у Меркурія в кілька разів менше земного).

По-друге, у Меркурія виявилася багатюща історія вулканізму, оскільки його поверхня вистилають товсті шари відносно гладкої лави. Порівняно з місячною і навіть марсіанської поверхню дуже рівна: як правило, це великі рівнини з перепадами висот в лічені кілометри. Гіпотеза планети-ядра просто не стикується з цим: для вулканічної активності потрібні повноцінна мантія і кора. MESSENGER також виявив подповерхностные концентрації щільних тіл - імовірно, астероїдів, похованих під шарами лави.

Меркурій помережаний «оспою» - яскравими невеликими зниженнями (депресіями) неясної природи. На тій же Місяці нічого подібного немає. Схоже, поверхня планети - причому відносно недавно - мала в своєму розпорядженні великими, локально сконцентрованими масами вельми летких речовин, які пізніше зникли. Під дією чого? Якщо Сонця, то чому вони не зникли раніше? Адже, за сучасним теоріям, Меркурій завжди тут був», тобто сформувався вже у Сонця. Втім, в XIX столітті існувала теорія про те, що Меркурій в минулому був супутником Венери, який згодом вона «втратила». Через сторіччя були проведені обчислення, продемонстрували, що ця гіпотеза добре пояснює велике подовження (ексцентриситет) орбіти Меркурія і його резонансний характер звернення навколо Сонця, а також втрату обертального моменту як у Меркурія, так і у Венери і придбання останньої ненормального обертання, зворотного основному в Сонячній системі.

Крім того, на базі наявних даних був зроблений такий висновок: під скелястій корою планети є три шари. Спочатку, в мантії, йдуть сульфіди заліза, потім фаяліт, навколишній саме залізне ядро. Всі ці шари не змішуються між собою. Більш того, на поверхні методом рентгенофлуоресцентної спектрометрії було виявлено достаток радіоактивного калію-40 у порівнянні з радіоактивними ізотопами торію-232 і урану-238. Однак уран і торій значно більше тугоплавки, і якщо їх концентрації невисокі на тлі відносно летючого калію, то ні про яке нагріванні поверхні при зіткненні з великої планетезималью говорити не доводиться: калію було б дуже мало, а урану і торію багато більше.

Така будова підповерхневих шарів і склад поверхні не мають нічого спільного ні з теорією формування Меркурія поблизу Сонця відразу без легких елементів, ні з втратою кори і мантії внаслідок зіткнення з великим небесним тілом. Адже тоді ніяких чітких, несмешанных верств просто не могло бути. Єдине, що може пояснити і подібну будову, і «віспини», - формування планети в більш прохолодних умовах.

Деякий (не такий великий, як вважалося) дефіцит легких елементів на поверхні викликаний скоріше їх випаровуванням по мірі нагріву світилом. І тим не менш астрономи далекі від повернення до ідеї міграції Меркурія до Сонця: за новими розрахунками, до повного розсмоктування» протопланетного диска навіть близько до зірки на планеті може бути велика кількість легких елементів, яким не дає випаруватися «захист» з газу, що розсіює випромінювання довколишнього світила. Ну а після того, як така захист зникла, легкі елементи випарувалися.

Більш складний момент - гіпотетичні «полярні шапки» (точніше, лід в приполярних областях), що відбиваються на радарах як яскраві плями. Дані про це надходять з 1990-х років, коли астрономи вперше зафіксували відбиття випромінювання радарів від місцевого приполярья. Вважалося, що це матеріал комет, що зберігся чи не дивом, коли частина такого матеріалу потрапила в глибокі кратери біля полюсів.

За спостереженнями MESSENGER, такий відображає радіохвилі матеріал наявна не просто в кратерах, а строго на їх дні, куди ніколи не падають промені Сонця. При цьому таких «водоносних» кратерів виявилося дуже багато - більше, ніж очікувалося.

Нарешті, нові відомості про Меркурії викликають ще один, більш загальне питання: якщо ми можемо помилятися з походженням і хімічною різноманітністю поверхні планети земної групи у нашій власній Сонячній системі, то наскільки ж неповні наші уявлення про экзопланетах, що обертаються навколо інших сонць?

Про інших свіжих поглядах на внутрішню будову Меркурія можна почитати тут.

Підготовлено за матеріалами Discovery News.