Potężna dolina na Merkurym odkryta na zdjęciach z sondy MESSENGER

 

Naukowcy odkryli nową, potężną dolinę na Merkurym, która może stanowić pierwszy dowód na odkształcanie zewnętrznej warstwy planety w odpowiedzi na globalne kurczenie.

Badacze odkryli dolinę na wysokiej rozdzielczości mapach topograficznych fragmentu półkuli południowej Merkurego, złożonych ze zdjęć stereo wykonanych przez sondę MESSENGER. Wyniki badań zostały opisane w nowym artykule opublikowanym w periodyku Geophysical Research Letters.

Najbardziej prawdopodobnym wytłumacz

 

eniem Wielkiego Wąwozu na Merkurym jest odkształcanie litosfery planety – skorupy i zewnętrznej warstwy płaszcza planety – w odpowiedzi na globalne kurczenie całego globu. Litosfera Ziemi podzielona jest na liczne płyty tektoniczne, jednak litosfera Merkurego składa się z tylko jednej płyty. Ochładzanie wnętrza Merkurego doprowadziło do  kurczenia i odkształcania się tej jednej płyty. Tam gdzie naprężenia są najsilniejsze, skorupa jest wypiętrzana, a powstała między nimi dolina zapada się.

„Co prawda na Ziemi też występuje odkształcanie litosferyczzne dotykające zarówno płyt oceanicznych jak i kontynentalnych, lecz teraz mamy pierwszy dowód takich odkształceń na Merkurym,” mówi Thomas R. Watters, starszy badacz w Center for Earth and Planetary Studies w Smithsonian’s National Air and Space Museum w Waszyngtonie, i główny autor nowego opracowania.

Dolina ma jakieś 400 kilomerów szerokości, a jej dno znajduje się nawet 3 kilometry poniżej poziomu otoczenia. Co więcej, dolina rozciąga się na ponad 1000 kilometrów i wpada do basenu Rembrandta, jednego z największych i najmłodszych kraterów impaktowych na Merkurym.

Aktywność wulkaniczna na Merkurym skończyła się dawno temu

Nowe badania przeprowadzone przez naukowców z North Carolina State University wskazują, że główna aktywność wulkaniczna na Merkurym najprawdopodobniej zakończyła się około 3.5 miliardów lat temu. Uzyskane wyniki poszerzają naszą wiedzę o geologicznej ewolucji Merkurego, oraz o tym w jaki sposób skaliste planety kurczą się wraz z ochładzaniem.

Istnieją dwa typy aktywności wulkanicznej: lawowa i wybuchowa. Wybuchowa aktywność wulkaniczna ogranicza się do gwałtownych zdarzeń powodujących erupcje olbrzymich  ilości pyłu i odłamków, tak jak w przypadku erupcji Góry św. Heleny w 1980 roku. Wulkanizm lawowy odnosi się do powstawania pól lawy rozlewającej się na rozległych obszarach – ten rodzaj wulkanizmu to jeden z kluczowych procesów odpowiadających za formowanie się skorup planetarnych.

Oszacowanie wieku warstw lawy wulkanicznej pozwala naukowcom analizować geologiczną historię planety. Przykładowo na Wenus z wulkanizmem lawowym mieliśmy do czynienia kilkaset milionów lat temu, kilka milionów lat temu występował na Marsie, a na Ziemi wciąż trwa. Do dzisiaj nie wiadomo było nic o tym jak długo taka aktywność charakteryzowała powierzchnię Merkurego.

Prof. Paul Byrne, planetolog z NC State University wraz ze współpracownikami określił okres, w którym zakończyły się procesy formowania skorupy Merkurego. Naukowcy wykorzystali do tego fotografie powierzchni planety wykonane przez sondę MESSENGER. Ze względu na fakt, że nie dysponujemy żadnymi fizycznymi próbkami materii z powierzchni planety, które można byłoby przebadać radiometrycznie, naukowcy skupili się na analizie kształtu i częstotliwości występowania kraterów na powierzchni planety. W ramach takiej metody liczba i rozmiar kraterów widocznych na powierzchni wprowadzane są w modele matematyczne w celu obliczenia bezwzględnego wieku osadów lawowych na Merkurym.

Według wyników uzyskanych przez naukowców, główne procesy wulkaniczne na Merkurym zakończyły się około 3,5 miliardów lat temu – co stawia tę planetę w istotnym kontraście do pozostałych planet skalistych Układu Słonecznego.

„Między Merkurym a Ziemią, Marsem i Wenus istnieje ogromna różnica geologiczna,” mówi Byrne. „Merkury ma dużo cieńszy płaszcz, w którym rozpad radioaktywny generuje ciepło, niż inne planety – dlatego też dużo szybciej utracił ciepło wewnętrzne. Z tego też powodu Merkury zaczął się kurczyć, a skorupa uszczelniła wszelkie pęknięcia, przez które na powierzchnię mogła wydostawać się lawa.

Pierwszy globalny model topografii Merkurego

https://youtu.be/MRsaHLfZxbU

Dane zebrane przez sondę MESSENGER pozwoliły na stworzenie pierwszego globalnego cyfrowego modelu wysokościowego (DEM – ang. digital elevation model) Merkurego, odkrywając przed nami szczegółową topografię prawie całej powierzchni pierwszej planety od Słońca i umożliwiając naukowcom pełne scharakteryzowanie jej historii geologicznej.

Globalny model topografii to jeden z trzech nowych produktów oferowanych przez Planetary Data System (PDS), organizacji archiwizującej i rozpowszechniającej wszystkie dane z misji planetarnych realizowanych przez NASA. W ramach 15. i ostatniego upublicznionego dużego zestawu danych, naukowcy z misji MESSENGER udostępnili ponad 10 terabajtów danych naukowych dotyczących Merkurego, wraz z prawie 300 000 zdjęć, milionami widm i licznymi mapami wraz z narzędziami interaktywnymi pozwalającymi każdemu przeglądanie tych danych.

Nowy, globalny model uzupełnia starszy zestaw danych upubliczniony przez naukowców z misji MESSENGER, mapę topografii stworzoną na podstawie pomiarów za pomocą instrumentu MLA (Mercury Laser Altimeter). Ze względu na wysoce eliptyczną orbitę sondy, MLA był w stanie wykonywać pomiary tylko nad północną półkulą planety oraz w rejonach równikowych. Większość topografii południowej półkuli pozostawała praktycznie nieznana. Do teraz.

Nowy model odkrywa przed nami różnorodne cechy topografii planety widoczne na animacji powyżej. Pośród nich znajdują się najwyższy i najniższy obiekt na powierzchni planety. Najwyższy punkt na powierzchni Merkurego sięga na wysokość 4.48 km nad średnią wysokość planety i znajduje się nieznacznie na południe od równika. Najniższy natomiast punkt sięga na głębokość 5.38 km poniżej średniej wysokości i znajduje się na dnie basenu Rachmaninowa – ciekawego, podwójnego krateru uderzeniowego, w którym mogą znajdować się najświeższe osady wulkaniczne na tej planecie.

Do stworzenia powyższego modelu wykorzystano ponad 100 000 zdjęć.

Stworzenie powyższej mapy pozwoliło nam po raz pierwszy dokładnie przyjrzeć się obszarom wokół północnego bieguna Merkurego.

„Sonda MESSENGER już wcześniej odkryła ślady przeszłej aktywności wulkanicznej, która pogrzebała ten obszar planety pod rozległymi warstwami lawy gdzieniegdzie grubymi nawet na prawie 2 kilometry i pokrywającymi rozległe obszary o powierzchni porównywalnej z 60% powierzchni USA,” mówi Nancy Chabot, naukowiec z zespołu odpowiadającego za instrument MDIS (Mercury Dual Imaging System).

Niemniej jednak, ze względu na fakt, że ten region znajduje się w pobliżu północnego bieguna planety, Słońce zawsze znajduje się tam nisko na horyzoncie i rzuca długie cienie, które przesłaniają nam kolory charakterystyczne dla skał tam się znajdujących. Instrument MDIS wykonał dokładne zdjęcia tego obszaru planety minimalizując cienie za pomocą pięciu filtrów wąskopasmowych. Północne równiny wulkaniczne Merkurego przedstawiono w niesamowitych kolorach na zdjęciu poniżej.

Choć praca sondy MESSENGER na orbicie zakończyła się rok temu, ten najnowszy zestaw danych jest jednym z najważniejszych kroków milowych całego projektu. Obszerne pokłady danych zebrane przez sondę MESSENGER i zarchiwizowane w Planetary Data System pozostaną na zawsze dziedzictwem tej misji.

Źródło: NASA

Kometa Encke głównym dostawcą wapnia na Merkurego

Na powierzchnię Merkurego mogą spadać intensywne deszcze meteorów,  gdy co jakiś czas kometa Encke bombarduje pyłem cienką atmosferę planety.

Na Ziemi regularnie co roku możemy obserwować kilka deszczów meteorów, do których dochodzi gdy planeta przelatuje przez strumień pyłu pozostawiony przez kometę czy planetoidę zbliżającą się do Słońca. Te drobne cząsteczki wpadają w atmosferę i ulegają spaleniu przy okazji tworząc obserwowane przez nas zjawisko meteoru.

Badania wskazują, że na Marsie także pojawił się intensywny deszcz meteorów w zeszłym roku gdy kometa Siding Spring przeszła w niewielkiej odległości od Czerwonej Planety. W porównaniu z atmosferą Ziemi czy Marsa, atmosfera Merkurego jest dużo rzadsza – składa się jedynie z obłoków cząstek wyrzuconych z powierzchni planety lub z wiatru słonecznego – jednak cząstki te wciąż mają wpływ na egzosferę, zewnętrzną krawędź atmosfery.

Czytaj ciąg dalszy artykułu na portalu Urania

Rozwiązanie zagadki ciemnej powierzchni Merkurego

Naukowcy od dawna zastanawiali się co sprawia, że powierzchnia Merkurego jest taka ciemna. Najbliższa Słońcu planeta odbija dużo mniej promieniowania słonecznego niż Księżyc, ciało na których jasność powierzchni kontrolowana jest przez obfitość minerałów bogatych w żelazo. A o tych wiadomo, że jest ich mało na powierzchni Merkurego. Co zatem jest „czynnikiem zaciemniającym”?

Około roku temu naukowcy zaproponowali teorię mówiącą, że ciemna powierzchnia Merkurego jest efektem akumulacji węgla pochodzącego z uderzeń komet, które zawędrowały do wnętrza Układu Słonecznego. Teraz naukowcy pod kierownictwem Patricka Peplowskiego z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL) wykorzystali dane z sondy MESSENGER do potwierdzenia, że wysoka obfitość węgla faktycznie obecna jest na powierzchni Merkurego. Niemniej jednak, okazało się także, że zamiast pochodzenia kometarnego, węgiel najprawdopodobniej powstaje głęboko pod powierzchnią planety w bogatej w grafit skorupie, która od czasu do czasu była odkrywana wskutek impaktów. Wyniki badań opublikowano w dniu dzisiejszym w periodyku Nature Geoscience (Advanced Online Publication).

Współautor i zastępca głównego naukowca misji MESSENGER Larry Nittler tłumaczy: Wcześniej proponowana teoria, w której węgiel dostarczany był na powierzchnię Merkurego w kometach opierała się o modelowanie i symulacje.  Mimo, że już wcześniej mieliśmy pewne przesłanki, że to właśnie węgiel może być czynnikiem zaciemniającym, nie mieliśmy żadnych bezpośrednich dowodów. Wykorzystaliśmy zatem dane zebrane za pomocą instrumentu Neutron Spectrometer zainstalowanego na pokładzie sondy MESSENGER do przestrzennego rozdzielenie rozkładu węgla na powierzchni. Okazało się, że ten rozkład jest bezpośrednio związany z najciemniejszą materią na Merkurym, i że ten materiał najprawdopodobniej powstał głęboko we wnętrzu skorupy. Co więcej, udało nam się potwierdzić, że ciemny materiał na powierzchni nie jest wzbogacony w żelazo, w przeciwieństwie do Księżyca, na którym to właśnie minerały bogate w żelazo odpowiadają za ciemne obszary powierzchni.