Mokslininkus šiurpina Merkurijaus paslaptis: planeta, kuri neturėjo egzistuoti, meta iššūkį fizikams

Saulės sistema turi aštuonias planetas, o mažiausia iš jų yra Merkurijus. Tai keistas, savitas ir labai ekstremalus pasaulis, esantis arčiausiai Saulės. Astronomai iki šiol mėgina paaiškinti, kaip tokia planeta apskritai galėjo susiformuoti ir išlikti. Ar artėjantys tyrimai leis pagaliau įminti šią mįslę?

Merkurijus yra viena iš keturių uolinių Saulės sistemos planetų ir kartu – mažiausia iš jų. Jo dydis toks nedidelis, kad planeta nusileidžia net kai kuriems didiesiems palydovams: ji mažesnė už Jupiterio palydovą Ganimedą ir Saturno palydovą Titaną. Merkurijus yra gerokai mažesnis už Žemę ir tik truputį didesnis už Mėnulį ar Australijos žemyną.

Nors planeta maža, ji pasižymi labai dideliu tankiu. Pagal šį rodiklį Merkurijus užima antrą vietą Saulės sistemoje po Žemės. Taip yra daugiausia dėl itin didelio, tankaus ir metalinio planetos branduolio.

Merkurijus – nedidelis ir iš pirmo žvilgsnio niekuo neišsiskiriantis kūnas, tačiau būtent jis skrieja arčiausiai Saulės iš visų planetų. Jo orbita yra neįprastai ištęsta ir stipriai elipsinė – jos ekscentriškumas siekia 0,21, didžiausias tarp visų Saulės sistemos planetų. Merkurijus skrieja aplink Saulę atstumu, kuris kinta maždaug nuo 46 iki beveik 70 mln. kilometrų. Taigi jis yra maždaug 2–3 kartus arčiau Saulės nei Žemė. Vieneri „metai“ Merkurijuje trunka vos apie 88 Žemės dienas.

Planeta, kuri, atrodo, neturėjo egzistuoti

Mokslininkai jau daugelį metų svarsto, kaip Merkurijus apskritai galėjo susiformuoti tokioje padėtyje ir tokios sandaros. Nei jo keista orbita, nei santykis su Saule kol kas neturi vienareikšmio paaiškinimo.

„Tai šiek tiek gėdinga. Yra kažkokia esminė subtilybė, kurios mes dar nesuprantame.“

Merkurijus turi milžinišką metalinį branduolį, kuris sudaro net apie 85 procentus visos planetos spindulio. Jį dengia tik plonas uolinis mantijos sluoksnis ir pluta. Kodėl planeta susiformavo būtent tokios struktūros, iki šiol neaišku – toks santykis smarkiai iškrenta iš mums įprasto Saulės sistemos planetų modelio.

Temperatūrų skirtumai Merkurijuje – kraštutiniai. Dieninėje pusėje paviršiaus temperatūra gali siekti net apie 430 °C, o naktinėje – nukristi iki maždaug –180 °C. Nepaisant tokių sąlygų, NASA zondas „Messenger“ ant Merkurijaus paviršiaus aptiko lakių cheminių elementų, pavyzdžiui, kalio ir radioaktyviojo torio, kurių teoriškai ten neturėtų būti, nes jie turėjo išgaruoti. Taip pat rasta chloro pėdsakų ir ledo, pasislėpusio šešėliuotuose krateriuose netoli planetos ašigalių.

Visi šie duomenys verčia manyti, kad Merkurijus – itin savita planeta, kuri daug kur prieštarauja dabartiniams planetų formavimosi modeliams. Kompiuterinės simuliacijos rodo, jog tokia planeta, kokia yra Merkurijus, vargiai galėjo susiformuoti ten, kur ji yra dabar.

Merkurijus – artimas giminaitis egzoplanetoms

Mokslininkai vis dažniau kalba, kad Merkurijus labiau primena kai kurias egzoplanetas – planetas už Saulės sistemos ribų – nei tipišką vidinę Saulės sistemos uolinę planetą. Šiuo metu jau patvirtinta daugiau nei 6 tūkst. egzoplanetų, ir dalis jų skrieja gerokai arčiau savo žvaigždžių nei Merkurijus nuo Saulės, tačiau vis tiek egzistuoja ir išlieka stabilios.

Kaip tai įmanoma? Viena populiari teorija teigia, kad dalis planetų susiformuoja gerokai toliau nuo savo žvaigždžių, o vėliau palaipsniui migruoja į vidinę sistemą, artėdamos prie žvaigždės. Tikėtina, kad panašus likimas galėjo ištikti ir Merkurijų.

Spėjama, kad iš pradžių Merkurijus galėjo būti maždaug dvigubai masyvesnis ir dydžiu beveik prilygti Marsui, o susiformavo jis toliau nuo Saulės, nei yra dabar. Tokią hipotezę sustiprina ant Merkurijaus aptikti kalio ir torio pėdsakai: jų lygiai yra artimi tiems, kurie žinomi Marse.

Nepaisant to, vienareikšmių atsakymų, kaip tiksliai susiklostė šio pasaulio istorija, kol kas nėra. Merkurijus vis dar išlieka viena didžiausių Saulės sistemos mįslių.

BepiColombo – misija, galinti atskleisti Merkurijaus paslaptis

Merkurijus jau buvo tyrinėtas kosminėmis misijomis, tačiau jis vis dar slepia daugybę paslapčių. Šią planetą gerokai detaliau ištirti padės Europos kosmoso agentūros (ESA) ir Japonijos aerokosminių tyrimų agentūros (JAXA) bendra misija – kosminė sonda „BepiColombo“.

Sonda „BepiColombo“ buvo paleista 2018 m. spalį raketa „Ariane 5“, tačiau pagrindinė jos misija dar neprasidėjo. Taip yra todėl, kad įvesti kosminį aparatą į orbitą aplink Merkurijų – itin sudėtinga užduotis. Iki šiol sonda jau atliko kelis praskridimus pro planetą, kurių metu nufotografavo paviršių ir surinko dalį duomenų. Paskutinis toks praskridimas įvyko 2025 m. sausį.

„BepiColombo“ turi daugybę specializuotų instrumentų, skirtų Merkurijui tirti iš įvairių pusių: nuo paviršiaus sudėties ir geologijos iki magnetinio lauko bei plonos planetos egzosferos. Aparatas taip pat galės itin tiksliai aptikti ledą, slypintį nuolat šešėliuotuose krateriuose prie planetos ašigalių.

Planuojama, kad „BepiColombo“ įžengs į Merkurijaus orbitą 2026 m. rudenį. Išsamūs moksliniai tyrimai turėtų prasidėti 2027 m. ir tęstis mažiausiai metus. Pagrindinė misija numatyta iki 2028 m. balandžio, su galimybe ją pratęsti iki 2029 m. pabaigos.

Įdomu tai, kad iš pradžių buvo svarstoma ir apie nusileidimą Merkurijaus paviršiuje. Tam planuota sukurti nedidelį, apie 44 kg masės nusileidimo modulį MSE, kurį turėjo parengti Rusijos specialistai. Jis būtų veikęs maždaug savaitę ir turėjo nusileisti ant pripučiamų pagalvių po to, kai būtų buvęs „nuleistas“ iš maždaug 10 km aukščio. Vis dėlto projektas galiausiai buvo nutrauktas dėl finansinių priežasčių.

„BepiColombo“ misijoje yra ir Lietuvos mokslo pėdsakas. Lenkijoje veikiančio (regioniškai artimo) Kosminių tyrimų centro PAN specialistai dalyvavo vieno iš instrumentų – MERTIS – posistemio kūrime. Jie projektavo, gamino ir bandė optinės ašies taikymo modulį. Visą sistemą koordinavo Vokietijos kosmoso agentūros (DLR) inžinieriai. Šis instrumentas padės dar geriau ištirti Merkurijaus paviršiaus sudėtį ir temperatūrų pasiskirstymą.

Artėjant „BepiColombo“ pagrindinės misijos pradžiai, astronomai tikisi, kad būtent ši sonda leis atsakyti į klausimą, kaip galėjo susiformuoti toks neįprastas pasaulis kaip Merkurijus – planeta, kuri, regis, neturėjo egzistuoti pagal iki šiol galiojusias taisykles.