Тайна Меркурия, планеты, которая, по мнению ученых, не должна существовать

Беглый взгляд на Меркурий может заставить вас отнести его к самым скучным планетам Солнечной системы. Его засушливая поверхность не имеет заметных особенностей, нет никаких свидетельств наличия воды в прошлом, а скудная атмосфера планеты в лучшем случае является слабой. Вероятность найти жизнь среди его изрезанных кратеров равна нулю. Однако при более внимательном рассмотрении Меркурий представляет собой увлекательный и невероятный мир, окутанный тайной. Планетарные ученые по-прежнему озадачены самим существованием планеты, ближайшей к нашему Солнцу. Она крошечная, ее масса в 20 раз меньше массы Земли, а ширина едва превышает размер Австралии. Но Меркурий — вторая по плотности планета в нашей Солнечной системе после Земли из-за большого металлического ядра, которое составляет большую часть ее массы. Орбита Меркурия, которая проходит в непосредственной близости от нашего Солнца, также находится в редком положении, которое астрономы не могут полностью объяснить. Это подводит нас к ключевому вопросу: мы не имеем представления о том, как образовался Меркурий. Насколько мы понимаем, этой планеты просто не должно быть. Тайна происхождения Меркурия, его образования и того, почему он выглядит так, как выглядит сегодня, является одной из величайших загадок Солнечной системы. Однако некоторые ответы на эти вопросы могут появиться в ближайшем будущем. Совместная миссия Европы и Японии под названием BepiColombo, запущенная в 2018 году, в настоящее время находится на пути к Меркурию. Этот зонд станет первым посетителем планеты за более чем десятилетие. Когда он выйдет на орбиту — в ноябре 2026 года, после того как проблема с одним из двигателей задержала его путешествие — одной из ключевых задач будет попытка понять, откуда взялся Меркурий. Выяснение того, как сформировалась Меркурий, важно не только для лучшего понимания происхождения нашей собственной Солнечной системы, но и для изучения планет вокруг других звезд, экзопланет. «Меркурий, вероятно, является самым близким к экзопланете объектом, который у нас есть», — сказал Саверио Камбиони, планетолог из Массачусетского технологического института в США, — благодаря своему необычному происхождению. «Это увлекательный мир». Астрономы впервые поняли, что с Меркурием что-то не так, после того как космический аппарат NASA Mariner 10 трижды пролетел мимо планеты в 1974 и 1975 годах — это были первые посещения человечеством самых дальних уголков Солнечной системы. Эти пролеты привели к первым измерениям гравитации планеты, впервые позволив заглянуть внутрь Меркурия и раскрыв его необычные внутренности. Земля, Венера и Марс имеют богатые железом ядра, которые составляют примерно половину их радиуса. Ядро Земли разделено на твердое внутреннее ядро и жидкое внешнее ядро, которое вращается, создавая магнитное поле, защищающее нашу планету. Выше находится мантия, а затем кора, на которой мы живем. Меркурий совершенно иной. Ядро составляет почти 85% его радиуса, а сверху находится лишь тонкий слой горной породы и кора. Именно это объясняет невероятную плотность планеты, но почему ее структура оказалась именно такой, до конца не ясно. «Формирование Меркурия — это серьезная проблема», — отмечает Никола Този, планетолог из Германского аэрокосмического центра в Берлине. «До сих пор не ясно, почему Меркурий такой». Последующая миссия к Меркурию, миссия NASA Messenger, которая вращалась вокруг планеты с 2011 по 2015 год, только вызвала еще больше вопросов. Орбита Меркурия проходит всего в 60 миллионах километров от Солнца, поэтому дневные температуры на Меркурии могут достигать 430 °C, а ночные опускаться до -180 °C. Но, несмотря на эти экстремальные температуры, Messenger обнаружил, что на поверхности Меркурия есть летучие элементы, такие как калий и радиоактивный торий, которые должны были давно испариться под воздействием солнечной радиации. На поверхности также были обнаружены сложные молекулы, такие как хлор и даже водяной лед, запертые в полярных кратерах в тени планеты. Подобные открытия подкрепили идею о том, что Меркурий на самом деле не принадлежит своему нынешнему месту вокруг Солнца. Астрономы давно пытаются объяснить положение Меркурия в Солнечной системе, в области, где, как мы полагаем, такая планета не могла легко сформироваться. Мы знаем, что солнечные системы, подобные нашей, начинаются с диска из пыли и газа вокруг звезд. Постепенно планеты выкапывают углубления в этом диске, увеличиваясь в размерах по мере поглощения большего количества материала. Но Меркурий находится слишком далеко от Венеры, чтобы это имело смысл, исходя из моделей формирования планет. Неважно, какие параметры устанавливают ученые, занимающиеся динамикой планет. Они просто не могут найти объяснение Меркурию в том виде, в каком мы его видим сегодня. «Это головная боль», — признает Реймонд. «В итоге вы получаете ноль Меркуриев». Астрономы потратили годы на доработку моделей и проверку идей о том, как мог сформироваться Меркурий, и есть несколько возможных сценариев. Один из наиболее обсуждаемых — идея о том, что Меркурий когда-то был намного больше, возможно, в два раза больше своего нынешнего объема и почти размером с Марс. «Легче объяснить Меркурий как тот, кто ударил, а не тот, кто был ударен», — говорит Оливье Намур, планетный геолог из Католического университета в Левене, Бельгия. Это был не единственный пушечный ядро размером с планету, летевшее по Солнечной системе в ее начале. Считается, что наша Луна образовалась, когда объект размером с Марс под названием Тея столкнулся с Землей в ее младенчестве, отколов от нее большой кусок. В любом из сценариев столкновения с Меркурием неясно, почему выброшенные в космос обломки не осели обратно на планету или не создали свои собственные луны (у Меркурия их нет). Одной из возможностей может быть процесс, называемый пульверизацией при столкновении, при котором выброшенный Меркурием материал был измельчен в пыль, которая затем была унесена солнечным ветром. «Коллизионное распыление — это процесс, при котором обломки измельчаются на все более мелкие частицы», — говорит Дженнифер Скора, эксперт по формированию планет из Университета Торонто, Канада. «В результате мы получаем Меркурий, который стал меньше и плотнее». Но для того, чтобы это сработало, требуется высокая скорость распыления, возможно, выше, чем мы ожидаем, отмечает он. Другой сценарий заключается в том, что такого гигантского удара не было, а Меркурий действительно сформировался из материала, более близкого к Солнцу и более богатого железом. В этой ситуации, которую поддерживает Андерс Йохансен, эксперт по формированию планет из Лундского университета в Швеции, Меркурий сформировался в области Солнечной системы, которая была намного горячее, чем другие планеты, причем взрывы первобытного Солнца практически испарили большую часть легкой пыли в месте нахождения Меркурия, оставив только более тяжелый материал, богатый железом, для слияния. «Так могла сформироваться планета, богатая железом», — утверждает Йохансен. Здесь также есть проблемы с этой теорией. Если бы это было правдой, почему Меркурий перестал расти до своего нынешнего состояния, вместо того чтобы продолжать накапливать богатый железом материал? «Вокруг было бы много материала», — говорит Йохансен, поэтому мы не уверены, почему в итоге получилась такая маленькая планета, какую мы видим сегодня. Вокруг других звезд мы видим свидетельства существования более крупных версий Меркурия, известных как супер-Меркурии — плотные, богатые железом планеты, гораздо более массивные и крупные, чем Земля, но все же с большим железным ядром. Причина, по которой мы еще не обнаружили планеты размером с Меркурий, заключается в том, что они просто слишком малы, чтобы их можно было обнаружить на фоне яркости и гравитационного влияния их звезды. Наблюдения других звезд позволяют предположить, что супер-Меркурии могут быть довольно распространенными в нашей галактике, говорит Камбиони, составляя, возможно, от 10% до 20% всех планет. Это также создает некоторые проблемы, потому что, как и в случае с Меркурием, мы не знаем, как они формируются. «Они неудобно распространены», — подчеркивает Камбиони. Существует даже еще одна теория о создании Меркурия: что внутренние планеты не сформировались такими, какими они являются сейчас, а немного сместились. В этой модели Солнечной системы внутренние планеты Меркурий, Венера, Земля и Марс могли сформироваться в двух кольцах из разных материалов вокруг Солнца. Земля и Венера сформировались вместе с Меркурием во внутреннем кольце, а затем «мигрировали и оставили Меркурий позади», говорит Реймонд, из-за своей меньшей массы. Моделирование, проведенное Мэттом Клементом, ученым-планетологом из Оксфордского университета в Великобритании, предполагает, что каменистые планеты могли сформироваться гораздо ближе к Солнцу, внутри нынешней орбиты Меркурия, прежде чем удалиться наружу. «Меркурий остается в стороне от действия и лишается материала», — утверждает Клемент. Эта идея не полностью объясняет, почему Меркурий имеет такое большое ядро, если только он не переместился в область Солнечной системы, более богатую железом, но она объясняет, почему планета имеет такой размер и находится на таком расстоянии от Венеры. «Я думаю, что миграция необходима», — говорит Клемент. Есть и более необычные идеи. Что, если Меркурий — это не каменистая планета как таковая, а голый ядро газового гиганта, такого как Юпитер, атмосфера которого была снесена? Хотя эта идея и была выдвинута, Камбиони не считает ее вероятной. «Очень трудно удалить атмосферу с планеты размером с Юпитер», — утверждает он, — из-за ее огромной гравитации. Все это дает астрономам много подсказок, но без консенсуса о том, как образовался Меркурий. BepiColombo может дать некоторые ответы. Когда миссия, которая на самом деле представляет собой два космических корабля, управляемых Европейским космическим агентством (ESA) и Японским космическим агентством (JAXA), выйдет на орбиту вокруг Меркурия, два корабля разделятся. Они будут использовать свои инструменты для картографирования состава поверхности планеты, а также изучать гравитацию и слабое магнитное поле Меркурия, среди прочих наблюдений. «BepiColombo проведет дополнительные измерения, которые могут дать нам информацию о происхождении Меркурия», — говорит Тоси. Особый интерес представляет выяснение того, из чего состоят поверхность и подповерхность планеты. «Знание этого состава накладывает ограничения на формирование планеты», — добавляет Тоси. Если Меркурий когда-то был больше, но затем потерял часть своего материала, это могло бы привести к образованию временного расплавленного плаща, обширного океана магмы, следы которого мы могли бы увидеть сегодня. «Это затвердевает особым образом», — отмечает Този. Первые изображения, отправленные с космического корабля во время его первого пролета в начале этого года, пока не выявили доказательств существования этого первозданного магматического океана, но показали поверхность планеты, изрытую ударными кратерами и изрезанную древними лавовыми потоками. Также были видны остатки лавового потока, произошедшего около 3,7 миллиарда лет назад, который затвердел в виде больших участков гладкой поверхности и заполнил более древние кратеры. Хотя это явление гораздо более позднее, чем океан магмы, который, возможно, существовал когда-то, характерные складки на гладкой поверхности указывают на то, что с тех пор планета резко сжималась по мере охлаждения в течение миллиардов лет. Измерения гравитации зонда, которые регистрируют, насколько планета деформируется в ответ на гравитацию Солнца, путем отражения лазера от ее поверхности, также должны дать ученым лучшее понимание структуры ядра, еще одного важного элемента в истории планеты. «Знание состава ядра также поможет восстановить происхождение Меркурия», — утверждает Тоси. BepiColombo также должен раскрыть больше информации о летучих элементах планеты, которые по-прежнему остаются неясными. «Мы знаем, что Меркурий богат летучими веществами, но не знаем, какие именно», — утверждает Ротери. Это также может помочь разгадать другие загадки Меркурия, например, почему его поверхность, испещренная кратерами, такая темная. Планета отражает только около двух третей света, отражаемого Луной, что позволяет предположить, что ее поверхность может быть покрыта слоем темного материала, такого как графит. Однако, чтобы по-настоящему понять происхождение Меркурия, ученые мечтают когда-нибудь приземлиться на планете — что изначально было частью предложения BepiColombo, но было отклонено из-за высокой стоимости и сложности — и, возможно, даже привезти образцы на Землю. «На самом деле мы хотим получить образец Меркурия», — говорит Ротери, что позволило бы точно определить, из чего состоит планета. В ближайшем будущем такая миссия не планируется, но были некоторые предложения. Вместо посадки «наша главная надежда — найти метеорит, который произошел с Меркурия», — говорит Ротери. Это вполне возможно. На Земле найдены сотни метеоритов с Марса, но ни один из них не является метеоритом с Меркурия (или Венеры). Было высказано предположение, что редкий класс метеоритов на Земле, называемый «аубритами» (тип акондритов), представляет собой обломки предполагаемого прото-Меркурия, крупнейшей первичной планеты, которая была поражена другим телом. Эта идея считается «безумной спекуляцией», по мнению Морбиделли, но тем не менее она привлекательна, потому что они имеют химический состав и минералогию, схожие с тем, что, по нашему мнению, было бы прото-Меркурием. Камилла Картье, петролог из Университета Лотарингии, Франция, руководит исследованием аубритов (тип метеоритов), чтобы изучить эту возможность в ближайшие годы. «У нас есть суперколлекция» аубритовых метеоритов, говорит она, с около 20 различными образцами, собранными ее командой. Теперь они будут изучены, чтобы выяснить, действительно ли это куски Меркурия. «Мы должны получить веские доказательства в пользу или против этой гипотезы», — указывает Картье. Чтобы понять формирование Меркурия, необходимо понять, как формируются планеты. Была ли эта планета чистой случайностью, результатом случайного столкновения на высокой скорости в нашей Солнечной системе, или чем-то более распространенным? «Возможно, Меркурий не является таким уж редким объектом и является естественным результатом формирования планет», — предполагает Тоси. Пока что загадка происхождения Меркурия остается неразгаданной. Почему в нашей Солнечной системе есть эта странно маленькая и сверхметаллическая планета, и есть ли у других звезд свои Меркурии? На первый взгляд Меркурий может показаться серым миром, лишенным какого-либо очевидного интереса, но в глубине души этот загадочный мир может быть одним из самых увлекательных мест в Солнечной системе. Возможно, Меркурий — просто невероятная планета, — говорит Скора, — планета, которая в большинстве временных линий просто не должна существовать, но в нашей она существует. Нажмите здесь, чтобы прочитать больше статей BBC News Mundo. Подпишитесь здесь на нашу новую рассылку, чтобы каждую пятницу получать подборку лучших материалов недели. Вы также можете следить за нами на YouTube, Instagram, TikTok, X, Facebook и на нашем канале WhatsApp. И не забывайте, что вы можете получать уведомления в нашем приложении. Загрузите последнюю версию и включите их.