PLANEETTA-ELOHOPEA

Send

Elohopea on aurinkoomme lähinnä oleva planeetta, pienin kahdeksasta planeetasta ja yksi aurinkokunnan äärimmäisistä maailmoista. Sellaisena se on ollut aktiivinen rooli monien kulttuurien mytologisissa ja astrologisissa järjestelmissä.

Siitä huolimatta, elohopea on yksi aurinkojärjestelmän vähiten ymmärretyistä planeetoista. Aivan kuten Venus, sen kiertorata maan ja auringon välillä tarkoittaa, että se voidaan nähdä sekä aamulla että illalla (mutta ei koskaan keskellä yötä). Ja kuten Venus ja Kuu, myös se kulkee vaiheiden läpi; ominaisuus, joka alun perin sekoitti tähtitieteilijät, mutta auttoi lopulta heitä ymmärtämään aurinkokunnan todellisen luonteen.

Koko, massa ja kiertorata:

Keskimääräinen säde 2440 km ja massa 3.3022 × 10²³ kg, elohopea on aurinkokunnan pienin planeetta - kooltaan 0,38 maata vastaava. Ja vaikka se on pienempi kuin järjestelmän suurimmat luonnolliset satelliitit - kuten Ganymede ja Titan -, se on massiivisempi. Itse asiassa elohopean tiheys (5,427 g / cm3)³) on aurinkokunnan toiseksi korkein, vain hiukan vähemmän kuin maan päällä (5,515 g / cm)³).

Elohopealla on epäkeskeisin kiertorata kaikista planeetoista aurinkokunnassa (0.205). Tämän vuoksi sen etäisyys auringosta vaihtelee 46 miljoonan km: n (29 miljoonan mailin) päässä lähimmästä (perihelionista) 70 miljoonaan km (43 miljoona mi): n etäisyydellä (aphelion). Ja keskimääräisellä kiertonopeudella 47,362 km / s (29,429 mi / s), kuluu Merkurialla yhteensä 87.969 Maapäivää suorittaakseen yhden kiertoradan.

Merkuriumin keskimääräinen pyörimisnopeus 10.892 km / h (6.768 mph) kestää myös 58.646 päivää yhden kierroksen suorittamiseen. Tämä tarkoittaa, että elohopean spin-kiertoradan resonanssi on 3: 2, mikä tarkoittaa, että se suorittaa kolme kiertoakseliaan jokaiselle aurinkoa kiertävälle kierrokselle. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että kolme päivää kestäisi samana kuin kaksi vuotta elohopealla.

Itse asiassa sen korkea epäkeskeisyys ja hidas kierto merkitsee sitä, että kestää 176 maapäivää, kunnes aurinko palaa samaan kohtaan taivaalla (aka. Aurinkopäivä). Tämä tarkoittaa, että yksi päivä elohopealla on kaksi kertaa pidempi kuin yksi vuosi. Elohopealla on myös aurinkokunnan kaikkien planeettojen alin aksiaalikulma - noin 0,027 astetta verrattuna Jupiterin 3,1 astetta (toiseksi pienin).

Koostumus ja pintaominaisuudet:

Yhtenä aurinkokunnan neljästä maanpäällisestä planeetasta elohopea koostuu noin 70% metallisesta ja 30% silikaattimateriaalista. Sen tiheyden ja koon perusteella voidaan tehdä useita päätelmiä sen sisäisestä rakenteesta. Esimerkiksi geologien arvion mukaan elohopean ydin käyttää noin 42% sen tilavuudesta verrattuna maan 17%: iin.

Sisustuksen uskotaan koostuvan sulasta raudasta, jota ympäröi 500 - 700 km vaippa silikaattimateriaalia. Äärimmäisessä kerroksessa on elohopean kuori, jonka uskotaan olevan 100 - 300 km paksu. Pinta on merkitty myös lukuisilla kapeilla harjuilla, joiden pituus on jopa satoja kilometrejä. Uskotaan, että näiden muodostui Mercuryn ytimenä ja vaipan jäähtyessä ja supistuessa aikaan, kun kuori oli jo jähmettynyt.

Elohopean ytimessä on korkeampi rautapitoisuus kuin millään muulla aurinkokunnan planeetalla, ja tämän selittämiseksi on ehdotettu useita teorioita. Laajimmin hyväksytty teoria on, että elohopea oli kerran suurempi planeetta, jota iski planetsimaalinen, jonka halkaisija oli useita tuhansia km. Tämä vaikutus olisi sitten voinut poistaa suuren osan alkuperäisestä kuoresta ja vaipasta, jättäen ytimen taakse tärkeänä komponenttina.

Toinen teoria on, että elohopea on saattanut muodostua aurinkosumusta ennen kuin Auringon energiantuotto oli vakiintunut. Tässä skenaariossa elohopea olisi alun perin ollut kaksinkertainen sen nykyiseen massaan verrattuna, mutta siihen olisi kohdistettu lämpötilat 25 000 - 35 000 K (tai jopa 10 000 K), kun protosunti supistui. Tämä prosessi olisi höyrystyttänyt suuren osan Mercuryn pintakivestä, vähentäen sen nykyiseen kokoonsa ja koostumukseensa.

Kolmas hypoteesi on, että auringonkesto aiheutti hiukkasten hiukkasten purkautumista, joista Mercury akkreditoitui, mikä tarkoitti, että vaaleammat hiukkaset hävisivät eikä niitä kerätty muodostamaan elohopeaa. Luonnollisesti tarvitaan lisäanalyysejä, ennen kuin jokin näistä teorioista voidaan vahvistaa tai sulkea pois.

Yhdellä silmäyksellä elohopea näyttää samanlaiselta kuin maan kuu. Sillä on kuiva maisema, jonka asteroidi-iskukraatterit ja muinaiset laavavirtaukset ovat merkinneet. Yhdessä laajojen tasangon kanssa nämä osoittavat, että planeetta on ollut geologisesti passiivinen miljardeja vuosia. Toisin kuin Kuu ja Mars, joilla on huomattavia osuuksia samanlaisesta geologiasta, Mercuryn pinta näyttää kuitenkin paljon taipuvaisemmalta. Muita yleisiä piirteitä ovat dorsa (alias. Ryppyharjat), kuun kaltaiset ylängöt, montes (vuoret), planitiae (tasangot), rupiat (jyrkänteet) ja laaksot (laaksot).

Näiden ominaisuuksien nimet ovat peräisin useista lähteistä. Kraatterit on nimetty taiteilijoille, muusikoille, maalareille ja kirjoittajille; harjanteet on nimetty tutkijoille; masennukset on nimetty arkkitehtuuriteosten mukaan; vuoret on nimetty sanalla ”kuuma” eri kielillä; koneet on nimetty elohopeaa varten useilla kielillä; portaat on nimetty tieteellisten tutkimusmatkojen aluksille ja laaksot nimetään radioteleskooppilaitosten mukaan.

Muodostuksensa aikana ja sen jälkeen 4,6 miljardia vuotta sitten, komeetat ja asteroidit pommittivat elohopeaa voimakkaasti ja ehkä jälleen myöhään voimakkaiden pommitusten aikana. Tänä kraatterien voimakkaan muodostumisen aikana planeetta sai iskuja koko pintaansa, mikä johtuu osittain siitä, että ilmakehässä ei ole hidasta iskuelementtiä. Tänä aikana planeetta oli vulkaanisesti aktiivinen, ja vapautunut magma olisi tuottanut sileät tasangot.

Elohopean kraatterit ovat halkaisijaltaan pienistä kulhojenmuotoisista onteloista monisirekkäisiin iskualustoihin satojen kilometrien poikki. Suurin tunnettu kraatteri on Caloris-allas, jonka halkaisija on 1550 km. Isku, joka sen loi, oli niin voimakas, että se aiheutti laavan purkauksia planeetan toiselle puolelle ja jätti yli 2 km korkuisen samankeskisen renkaan iskulaatikon ympärille. Kaikille tutkituille elohopean osille on tunnistettu noin 15 vaikutusaluetta.

Huolimatta pienestä koostaan ja hitaasta 59 vuorokauden kiertävyydestään, elohopealla on merkittävä ja ilmeisesti globaali magneettikenttä, joka on noin 1,1% Maan vahvuudesta. On todennäköistä, että tämä magneettikenttä syntyy dynamiikalla, samalla tavalla kuin maan magneettikenttä. Tämä dynaaminen vaikutus johtuisi planeetan rautapitoisen nestemäisen ytimen liikkeestä.

Elohopean magneettikenttä on tarpeeksi vahva, jotta se voi ohjata aurinkotuulta planeetan ympäriltä ja luoda siten magnetosfäärin. Maapallon magnetosfääri, vaikka se on tarpeeksi pieni mahtuakseen maapallon sisälle, on riittävän vahva sieppaamaan aurinkotuuliplasman, mikä vaikuttaa planeetan pinnan avaruuteen.

Ilmapiiri ja lämpötila:

Elohopea on liian kuuma ja liian pieni ilmapiirin säilyttämiseksi. Sillä on kuitenkin taipuvainen ja muuttuva eksosfääri, joka koostuu vedystä, heliumista, hapesta, natriumista, kalsiumista, kaliumista ja vesihöyryistä, yhdistetyn paineen ollessa noin 10^-14 bar (yksi kvadriljoona maapallon ilmanpaineesta). Uskotaan, että tämä eksosfääri muodostui auringosta kaapattuista hiukkasista, tulivuoren kaasunpoistosta ja mikrometeoriittien vaikutuksesta kiertoradalle potkautuneista roskista.

Koska Merkurialla ei ole elinkelpoista ilmapiiriä, sillä ei ole mitään keinoa pitää lämpöä auringosta. Tämän ja sen suuren epäkeskeisyyden seurauksena planeetalla on huomattavia lämpötilanvaihteluita. Kun taas aurinkoa osoittava puoli voi saavuttaa lämpötilan jopa 700 K (427 ° C), varjossa oleva puoli laskee jopa 100 K: seen (-173 ° C).

Näistä korkeista lämpötiloista huolimatta vesijään ja jopa orgaanisten molekyylien olemassaolo on varmistettu Mercuryn pinnalla. Napojen syvien kraattereiden lattiat eivät ole koskaan alttiina suoralle auringonvalolle, ja lämpötilat pysyvät planeetan keskiarvon alapuolella.

Näiden jäisten alueiden uskotaan sisältävän noin 10¹⁴–10¹⁵ kg jäädytettyä vettä, ja se voidaan peittää regoliittikerroksella, joka estää sublimoitumisen. Mercuryn jään alkuperä ei ole vielä tiedossa, mutta kaksi todennäköisintä lähdettä on peräisin veden kaasunpoistosta planeetan sisätiloista tai komeettojen vaikutuksista aiheutuvaan laskeutumiseen.

Historialliset havainnot:

Merkittävästi muiden paljaalla silmällä näkyvien planeettojen tavoin, elohopealla on pitkä historia, jonka ihmisen tähtitieteilijät ovat havainneet. Varhaisimpien elohopeaa havaittujen havaintojen uskotaan olevan Mul Apin -tabletteista, Babylonian tähtitieteen ja astrologian kokoelmasta.

Havainnot, jotka tehtiin todennäköisimmin 1400-luvulla eKr., Viittaavat maapallolle "hyppäävälle planeetalle". Muut babylonialaiset tietueet, joissa viitataan planeetalle nimellä “Nabu” (Babylonian mytologiassa jumalalle lähettämän viestin jälkeen), juontavat juurensa ensimmäisestä vuosituhannesta eaa. Syynä tähän on se, että Mercury on taivaan nopeimmin liikkuva planeetta.

Muinaisille kreikkalaisille elohopea tunnetaan eri tavoin nimellä “Stilbon” (nimi, joka tarkoittaa ”hohtavaa”), Hermaon ja Hermes. Kuten babylonialaisten kohdalla, tämä jälkimmäinen nimi tuli Kreikan panteonin lähettiläältä. Roomalaiset jatkoivat tätä perinnettä ja antoivat nimeksi planeetta Mercurius jumalten pikajalkaisen lähettilään jälkeen, jonka he rinnasivat Kreikan Hermesiin.

Hänen kirjassaan Planeettahypoteesit, Kreikka-egyptiläinen tähtitieteilijä Ptolemy kirjoitti mahdollisuudesta planeettojen kulkemiseen Auringon edessä. Sekä elohopean että Venuksen kohdalla hän ehdotti, ettei kauttakulkuja ole havaittu johtuen siitä, että planeetta oli joko liian pieni nähdäkseen tai koska kauttakulkuja on liian harvoin.

Muinaiselle kiinalaiselle elohopea tunnetaan nimellä Chen Xing (”Hour Star”), ja se liitettiin pohjoisen suuntaan ja vesielementtiin. Samoin nykyaikaiset kiinalaiset, korealaiset, japanilaiset ja vietnamilaiset kulttuurit viittaavat planeettaan kirjaimellisesti viideksi alkuaineeksi perustuvana vesitähtänä. Hindu-mytologiassa nimeä Budha käytettiin elohopeaan - jumalaan, jonka ajateltiin johtavan keskiviikkoa.

Sama pätee germaanisiin heimoihin, jotka yhdistivät jumalan Odinin (tai Wodenin) Mercury-planeettaan ja keskiviikkoon. Maya on saattanut edustaa Mercuria pöllönä - tai mahdollisesti neljä pöllöä, kaksi aamua ja kaksi iltaa -, jotka toimivat sanansaattajana alamaailmalle.

Keskiaikaisessa islamilaisessa tähtitieteessä Andalusian tähtitieteilijä Abu Ishaq Ibrahim al-Zarqali kuvasi 11. vuosisadalla Mercuryn geosentrisen kiertoradan olevan soikea, vaikka tämä näkemys ei vaikuttanut hänen tähtitieteelliseen teoriaan tai hänen tähtitieteellisiin laskelmiinsa. Ibn Bajjah havaitsi 1200-luvulla ”kaksi planeettaa mustina pisteinä auringon edessä”, jota myöhemmin ehdotettiin elohopean ja / tai Venuksen kulkemiseksi.

Intiassa Keralan koulun tähtitieteilijä Nilakantha Somayaji kehitti 1500-luvulla osittain heliosentrisen planeettamallin, jossa elohopea kiertää aurinkoa, joka puolestaan kiertää maata, samankaltainen kuin järjestelmä, jota Tycho Brahe ehdotti 1500-luvulla.

Galileo Galilei teki ensimmäiset havainnot kaukoputken avulla 1700-luvun alkupuolella. Vaikka hän oli tarkkaillut vaiheita Venusta tarkastellessaan, hänen kaukoputkensa ei ollut tarpeeksi voimakas nähdäkseen elohopean kulkevan samanlaisten vaiheiden läpi. Vuonna 1631 Pierre Gassendi teki ensimmäiset teleskooppiset havainnot planeetan siirtymisestä Auringon yli, kun hän näki elohopean kulkeutumisen, jonka Johannes Kepler oli ennustanut.

Vuonna 1639 Giovanni Zupi käytti kaukoputkea havaitakseen, että planeetalla oli kiertovaiheet, jotka olivat samanlaisia kuin Venus ja Kuu. Nämä havainnot osoittivat vakuuttavasti, että elohopea kiertää Auringon ympäri, mikä auttoi lopullisesti todistamaan, että maailmankaikkeuden kopernikalainen heliosentrinen malli oli oikea.

1880-luvulla Giovanni Schiaparelli kartoitti planeetan tarkemmin ja ehdotti, että Mercuryn kiertoaika oli 88 päivää, sama kuin sen kiertorata jakson takia vuoroveden lukitsemisen vuoksi. Eugenios Antoniadi jatkoi pyrkimyksiään elohopean pinnan kartoittamiseen. Hän julkaisi vuonna 1934 kirjan, joka sisälsi sekä kartat että omat havainnot. Monet planeetan pintaominaisuuksista, erityisesti albedoominaisuudet, saavat nimensä Antoniadin kartalta.

Neuvostoliiton tiedeakatemian neuvostoliittolaisista tutkijoista tuli kesäkuussa 1962 ensin poistumaan tutkasignaali Merkuurista ja vastaanottamaan se, joka aloitti tutkan käytön aikakauden planeetan kartuttamiseen. Kolme vuotta myöhemmin amerikkalaiset Gordon Pettengill ja R. Dyce suorittivat tutkahavainnot Arecibo-observatorion radioteleskoopin avulla. Heidän havaintonsa osoittivat vakuuttavasti, että planeetan kiertoaika oli noin 59 päivää ja planeetalla ei ollut synkronista rotaatiota (jonka siihen aikaan uskottiin laajasti).

Maassa tehdyt optiset havainnot eivät vallanneet paljon enemmän elohopeaa, mutta radioastronomit, jotka käyttivät interferometriaa mikroaallon aallonpituuksilla - tekniikka, joka mahdollistaa auringonsäteilyn poistamisen - pystyivät erottamaan pintakerrosten fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet useiden syvyyteen. metriä.

Vuonna 2000 Mount Wilsonin observatorio suoritti korkearesoluutioisia havaintoja, jotka tarjosivat ensimmäiset näkymät, jotka ratkaisivat pintaominaisuudet aiemmin näkymättömillä planeetan osilla. Suurin osa planeetasta on kartoitettu Arecibon tutkanäköllä 5 km: n resoluutiolla, mukaan lukien polaariset esiintymät varjoisissa kraatereissa, joiden uskottiin olevan vesijää.

Exploration:

Ennen ensimmäisiä avaruusluotaimia, jotka lentävät elohopean ohi, monet sen perustavanlaatuisimmista morfologisista ominaisuuksista olivat tuntemattomia. Ensimmäinen näistä oli NASA: n Mariner 10, joka lensi planeetan ohitse vuosina 1974–1975. Kolmen läheisen lähestymistapansa aikana planeetalle se pystyi ottamaan ensimmäiset lähikuvat Mercuryn pinnasta, mikä paljasti voimakkaasti rappeutuneen maaston, jättiläiset arvet ja muun pinnan. ominaisuudet.

Valitettavasti, pituuden vuoksi Mariner 10Kiertoradalla, sama planeetan pinta palaa jokaisessa Mariner 10Läheiset lähestymistavat. Tämä teki maapallon molemmin puolin havaitsemisen mahdottomaksi ja johti alle 45%: n kartoitukseen planeetan pinnasta.

Ensimmäisen läheisen lähestymistapansa aikana instrumentit havaitsivat myös magneettikentän planeettageologien suureksi yllätykseksi. Toista läheistä lähestymistapaa käytettiin ensisijaisesti kuvantamiseen, mutta kolmannessa lähestymistavassa saatiin laaja magneettinen data. Tiedot paljastivat, että planeetan magneettikenttä on paljon kuin maan oma, joka taipuu auringon tuulen ympäri planeettaa.

24. maaliskuuta 1975, vain kahdeksan päivää sen lopullisen läheisen lähestymistavan jälkeen, Mariner 10 polttoaine loppuu, ja kehotti sen ohjaimia sulkemaan anturin. Mariner 10 uskotaan kiertävän edelleen aurinkoa, kulkevan lähellä Mercuriaa muutaman kuukauden välein.

Toinen NASA-tehtävä Merkuuriin oli MErcury-pinta, avaruusympäristö, geokemia ja Ranging (tai SANANSAATTAJA) avaruusluotain. Tämän tehtävän tarkoituksena oli selvittää kuusi elohopeaan liittyvää avainkysymystä, nimittäin - sen suuri tiheys, sen geologinen historia, magneettikentän luonne, ytimen rakenne, onko sillä napojensa jään pinta ja missä sen heikko ilmapiiri tulee.

Tätä varten koettimessa oli kuvantamislaitteita, jotka keräsivät paljon korkeamman resoluution kuvia paljon enemmän planeetasta kuin Mariner 10, valikoidut spektrometrit kuoren elementtien määrän määrittämiseksi, ja magnetometrit ja laitteet varautuneiden hiukkasten nopeuksien mittaamiseksi.

Lähtien Kap Canaveralista 3. elokuuta 2004, se teki ensimmäisen elohopealennonsa 14. tammikuuta 2008, toisen 6. lokakuuta 2008 ja kolmannen 29. syyskuuta 2009. Suurin osa pallonpuoliskosta, jota ei ole kuvannut Mariner 10 kartoitettiin näiden lentojen aikana. 18. maaliskuuta 2011 koetin meni onnistuneesti elliptiseen kiertoradalle planeetan ympäri ja aloitti kuvan ottamisen 29. maaliskuuta mennessä.

Yhden vuoden kartoitusmatkan päätyttyä se siirtyi sitten yhden vuoden jatkettuun tehtävään, joka kesti vuoteen 2013.SANANSAATTAJA'Viimeinen toiminto tapahtui 24. huhtikuuta 2015, jolloin se jäi ilman polttoainetta ja hallitsematonta suuntausta, joka väistämättä johti sen törmäykseen Mercuryn pintaan 30. huhtikuuta 2015.

Euroopan avaruusjärjestö ja Japan Aerospace and Exploration Agency (JAXA) suunnittelevat vuonna 2016 yhteisen operaation nimeltä BepiColombon. Tämä robotti avaruuskoetin, jonka odotetaan saavuttavan elohopean vuoteen 2024 mennessä, kiertää elohopeaa kahdella koettimella: mapper-anturilla ja magnetosfäärin anturilla.

Magnetosfäärin koetin vapautetaan elliptiseen kiertoradalle, ampuu sitten sen kemialliset raketit sijoittaakseen mapper-koettimen pyöreälle kiertoradalle. Karttaajakoetin jatkaa sitten tutkimaan planeettaa monilla eri aallonpituuksilla - infrapuna-, ultravioletti-, röntgen- ja gammasäteellä - käyttämällä joukkoa spektrometrejä, jotka ovat samanlaisia kuin SANANSAATTAJA.

Kyllä, elohopea on äärimmäisyyksien planeetta, joka on täynnä ristiriitoja. Se vaihtelee erittäin kuumasta erittäin kylmään; sen pinta on sula, mutta sen pinnalla on myös vesijäää ja orgaanisia molekyylejä; eikä siinä ole havaittavissa olevaa ilmapiiriä, mutta jolla on eksosfääri ja magnetosfääri. Yhdistettynä sen läheisyyteen aurinkoon ei ole ihme, miksi emme tiedä paljon tästä maanpäällisestä maailmasta.

Voimme vain toivoa, että tekniikka on tulevaisuudessa olemassa, jotta voimme päästä lähemmäksi tätä maailmaa ja tutkia sen ääripäitä perusteellisemmin.

Sillä välin tässä on joitain elohopeaa koskevia artikkeleita, joista toivomme olevan mielenkiintoisia, valaisevia ja hauskoja lukea:

Elohopean sijainti ja liikkeet: