***
Štefánikova hvězdárna
kontakt
program
hlavní
observatory.cz > Novinky z astronomie > MESSENGER – Návrat na Merkur

MESSENGER – Návrat na Merkur

Sluneční soustava 26.8.2008 Martin Batelka

Přehlížený Merkur se po 33 letech dostal do zorného pole vědců, které už od přeletu Marineru 10 tížila otázka původu magnetického pole, vysoké hustoty planety a v neposlední řadě složení jádra. Avšak důvodem pro misi MESSENGER nebylo, jak by se mohlo zdát, ukojení touhy vědců, ale prostý fakt, že i navzdory blízkosti je Merkur ze všech planet sluneční soustavy nejméně prozkoumán. Z terestrických planet má Merkur nejextrémnější hustotu, nejmenší velikost a největší výkyvy povrchové teploty a samozřejmě je nejblíže ke Slunci. Merkur tedy poskytuje perfektní laboratoř pro pozorování jevů, které bychom v našich podmínkách jen stěží uměle vytvářeli.

Merkur – planeta nejbližší Slunci. Je to skalnatá planeta, posetá krátery podobně jako náš Měsíc. Jde o nejmenší planetu vůbec. Je téměř bez atmosféry. Teplota povrchu tohoto tělesa kolísá mezi -180 °C a 430 °C. Merkur se otočí kolem vlastní osy jednou za 59 našich dní. Jeho doba oběhu kolem Slunce trvá 88 dní. Jde o příklad vázané rotace (spinorbitální interakce) v poměru 2:3 způsobené slapovými silami. Dráha Merkuru kolem Slunce je protáhlá elipsa, která se stáčí vlivem přítomnosti ostatních planet. Malá část stáčení perihelia dráhy (43" za století) je způsobena efekty obecné relativity.
Slunce – nám nejbližší hvězda, patří k tzv. hvězdám hlavní posloupnosti. Je od naší Země 150 milionů km daleko, její průměr činí 1 400 000 km. Teplota na povrchu dosahuje 5 780 K, v centru 15 milionů K. Září výkonem 4×1026 W. Spálí při tom 700 milionů tun vodíku každou sekundu.
NASA – National Aeronautics and Space Administration, americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku, založen byl v roce 1958. Jde o instituci zodpovědnou za kosmický program USA a dlouhodobý civilní i vojenský výzkum vesmíru. K nejznámějším projektům patří mise Apollo, která v roce 1969 vyvrcholila přistáním člověka na Měsíci, mise Pioneer, Voyager, Mars Global Surveyor a dlouhá řada dalších.
Messenger – sonda NASA, která letí k Merkuru. Startovala 3. srpna 2004, v letech 2006 a 2007 oblétla dvakrát kolem Venuše Kolem Merkuru poprvé prolétla 14. ledna 2008. Další průlety proběhnou 6. října 2008 a 29. září 2009. Podle plánu by měla být navedena na oběžnou dráhu Merkuru 18. března 2011 a provádět zde komplexní měření po dobu jednoho pozemského roku. Název sondy je zkratkou z anglického MErcury, Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging.

MESSENGER odstartoval 3. srpna 2004 a již 14. ledna tohoto roku uskutečnil první ze tří přeletů nad povrchem Merkuru a do poloviny března roku 2011 by měl být naveden na jeho oběžnou dráhu. Celý let sondy: mpg, 3 MB. Zdroj NASA.

Pohled na horizont Merkuru při průletu MESSENGERu dne 14. 1. 2008. Zdroj: NASA.

Hlavní cíle mise MESSENGER
  1. Proč je Merkur tak hustý?
    Pro všechny vědce zajímající se o Merkur bylo vždy snad tou největší záhadou, jak se u něj vytvořilo kovové jádro o takové hustotě, že představuje 60 % hmotnosti celé planety, což je dvakrát více než u Země. To samozřejmě ovlivňuje i gravitaci, která je na povrchu přibližně stejná jako gravitace na Marsu, jehož průměr je o 40 % větší. Při prvním přeletu již byla provedena základní měření, avšak detailní záznamy budou pořízeny až po navedení MESSENGERu na oběžnou dráhu Merkuru.
  2. Jaká je geologická historie Merkuru?
    O Merkuru toho víme zatím málo. A navíc to málo, co známe, bylo naměřeno již před 30 lety a této době odpovídaly i měřící přístroje, jejich měřící rozsahy, schopnosti a přesnosti. Mariner 10 zmapoval 45 % povrchu a většina zbývající části byla nafotografována ze Země. Oboje fotografování bylo provedeno ve viditelném oboru s poměrně hrubým rozlišením. Nové fotografie z MESSENGERu, jejichž počet již přesáhl 1 200, zachycují místa, která Mariner 10 ani neuzřel a to v rozlišení, které vědeckým týmům na Zemi již umožnilo rozřešit spory týkající se hladkých plání. Na nově získaných fotografiích jsou jasně vidět vulkanické větrací sopouchy, podle nichž lze určit, které pláně jsou výsledkem vychrleného magmatu a které jsou důsledkem dopadů cizích těles. Jednou z takto diskutovaných plošin je i pánev Caloris o průměru 1 550 km, na jejíchž okrajích byly objeveny vulkanické komíny. Ty za normálních okolností potvrzují teorii o sopečném původu, avšak další detaily odhalily nové skutečnosti nutící otázku vzniku jedné z nejmladších pánví ve sluneční soustavě nechat otevřenou.
  3. Jaká je povaha magnetického pole Merkuru?
    Když se v 70. letech k Merkuru přiblížila sonda Mariner 10, málokdo čekal, že naměří vůbec nějaké vlastní magnetické pole, avšak opak byl pravdou. Sonda objevila globální magnetické pole, jenž se zdálo mít dipólový charakter, podobně jako u Země. Bohužel údaje z Marineru 10 nebyly dostačující pro přesnější určení orientace a struktury pole. Nebylo možné rozhodnout, zda pole pochází z dob dřívějších a je pouze zamrzlé do kůry (remanentní) nebo je výsledkem fungování tekutinového dynama.
       Minulý rok Jean-Luc Margot z Cornellovy univerzity ve spolupráci s americkými a ruskými fyzikálními ústavy dokončil svůj pětiletý výzkum, který se přikláněl k hypotéze tekutinového dynama a letos hned první přelet MESSENGERu potvrdil, že pole vzniká ve vnějším jádře a je živeno jeho chladnutím. Pole je velmi dynamické a komplexně interaguje s nitrem, povrchem, exosférou a magnetosférou.
  4. Jakou má Merkur strukturu jádra?
    Jestliže je jádro utvářeno čistým železem, tak mělo ztuhnout již před dlouhou dobou, avšak měření magnetického pole, pozemní radiová měření a nyní i výsledky z MESSENGERu ukazují na tekuté vnější jádro. Další informace poskytnou následující přelety. Hlavní měření jsou plánovaná na orbitální fázi.
  5. Co jsou nezvyklé materiály nacházející se na pólech Merkuru?
    Na pólech Merkuru se v nitrech některých kráterů nalézají neustále zastíněné oblasti, ve kterých se vyskytují materiály velmi silně odrážející radiové vlny. Spektroskopická analýza nebyla zatím provedena, je plánována na pozdější fázi, kdy bude sonda navedena na oběžnou dráhu.
  6. Které těkavé látky jsou na Merkuru významné?
    Dosavadní měření a pozorování prokázala, ač to bylo velmi nepravděpodobné, že Merkur má ultra tenkou atmosféru tvořenou vodíkem, heliem a kyslíkem. Dokonce byla naměřena přítomnost hořčíku, křemíku, draslíku, sodíku a vápníku. Bude třeba nalézt procesy vedoucí ke vzniku atmosféry.

Během svého třicetiminutového průletu magnetosférou Merkuru pořídil MESSENGER hmotnostní spektrum atmosféry. Nečekaně byly naměřeny i ionty vodních molekul. Exosféra je velmi různorodá a nesymetrická jak v rozložení obsažených prvků, tak i ve své síle.

Možné vysvětlení vzniku exosféry podle Mc Cilintocka.

Je jisté, že veškerá měření jsou ještě v počátcích a že zbývá ještě hodně tvrdé práce než budou zodpovězeny všechny otázky. To co již bylo vypozorováno a naměřeno nám potvrdilo, ale i vyvrátilo spoustu domněnek a hypotéz. Světlo, ve kterém Merkur vidíme, je zas o něco jasnější a obraz ostřejší, avšak to znamená i to, že se objevily nové stíny, které bude nutno osvětlit. Co je však důležitější je to, že Merkur zas „žije“ a v letech nadcházejících nám poskytne, díky svému postavení ve sluneční soustavě, živnou půdu pro experimenty a pozorování, které by jinde byly jen stěží realizovatelné a pro něž Merkur nabízí zázemí, jaké bychom si mohli snad jen přát.



NASA: Conference and Workshops – MESSENGER Settles Old Debates and Makes New Discoveries at Mercury; 2008
MESSEGER: Mercury,the Key to Terrestrial Planet Evolution; NASA 2008
NASA: MESSENGER Press Conference Multimedia Page
J. Sainerová: MESSENGER, posel dobrých zpráv o planetě Merkur, AB 2/2008

Mariner – deset sond NASA určených k výzkumu vnitřních planet sluneční soustavy. K Marsu byly poslány sondy s označením 3, 4, 6, 7, 8 a 9. První, Mariner 3, odstartovala 5. 12. 1964. Na řadu sond k Marsu navázal Mariner 10, který prolétl kolem Venuše a poté jako jediná sonda z počátku kosmické éry zamířil k Merkuru, kde na přelomu let 1974 a 1975 pořídil fotografie Merkuru a první informace o jeho magnetosféře.
Terestrické planety – planety podobné Zemi, vyznačují se pevným povrchem a malými rozměry oproti obřím planetám podobným Jupiteru. Mezi terestrické planety řadíme Merkur, Venuši, Zemi a Mars.
Sopouch – sopečný komín, kterým vystupuje žhavé magma na povrch.
MHD dynamo – magnetohydrodynamické dynamo, tekutinová varianta klasického dynama. Elektrické proudy vznikají při pohybu plazmatu nebo tekutého kovu a generují magnetické pole.
Sluneční soustava 26.8.2008 Martin Batelka