Yang paling dekat dengan planet cahaya dan terkecil dalam sistem suria masih menjadi misteri. Seperti Bumi dan empat raksasa gas - Musytari, Saturnus, Uranus, dan Neptunus, Mercury mempunyai magnetosfera tersendiri. Setelah siasatan stesen MESSENGER (Permukaan MErcury, Persekitaran Angkasa, GEokimia), sifat lapisan magnetik ini mulai menjadi jelas. Hasil utama misi sudah termasuk dalam monograf dan buku teks. Bagaimana planet kecil berjaya memelihara magnetosfera.
Agar cakerawala mempunyai magnetosfera sendiri, sumber medan magnet diperlukan. Menurut kebanyakan saintis, kesan dinamo dicetuskan di sini. Dalam kes Bumi, ia kelihatan seperti ini. Di usus planet ini terdapat teras logam dengan pusat padat dan cangkang cair. Oleh kerana kerosakan unsur radioaktif, haba dibebaskan, yang membawa kepada pembentukan aliran perolakan dari cecair konduktif. Arus ini menghasilkan medan magnet planet.
Medan berinteraksi dengan angin suria - aliran zarah bermuatan dari bintang. Plasma kosmik ini membawa medan magnetnya sendiri. Sekiranya medan magnet planet ini menahan tekanan sinaran suria, iaitu, membelokkannya pada jarak yang cukup jauh dari permukaan, maka mereka mengatakan bahawa planet ini mempunyai magnetosferanya sendiri. Selain Mercury, Earth dan empat syarikat gas gergasi, Ganymede, satelit terbesar di Musytari, juga mempunyai magnetosfera.
Di planet-planet dan bulan-bulan lain dari sistem suria, angin bintang secara praktikal tidak menghadapi rintangan. Ini berlaku, misalnya, di Venus dan, kemungkinan besar, di Marikh. Sifat medan magnet Bumi masih dianggap sebagai misteri geofizik utama. Albert Einstein menganggapnya sebagai salah satu daripada lima tugas sains yang paling penting.
Ini disebabkan oleh fakta bahawa walaupun teori geodynamo praktikal tidak dapat dipertikaikan, ia menyebabkan kesukaran besar. Menurut magnetohidrodinamik klasik, kesan dinamo harus reput, dan inti planet harus menyejuk dan mengeras. Masih belum ada pemahaman yang tepat mengenai mekanisme yang menyebabkan Bumi mempertahankan kesan penjanaan diri dinamo bersama dengan ciri-ciri medan magnet yang diperhatikan, terutamanya anomali geomagnetik, migrasi dan inversi tiang.
Kesukaran penerangan kuantitatif kemungkinan besar disebabkan oleh masalah asasnya yang tidak linear. Dalam kes Merkuri, masalah dinamo bahkan lebih teruk daripada Bumi. Bagaimana planet kecil seperti itu dapat mengekalkan magnetosferanya sendiri? Adakah ini bermaksud bahawa intinya masih dalam keadaan cair dan menghasilkan haba yang mencukupi? Atau ada beberapa mekanisme khas yang membolehkan badan langit melindungi dirinya dari angin suria?
Merkuri kira-kira 20 kali lebih ringan dan lebih kecil daripada Bumi. Ketumpatan purata setanding dengan bumi. Tahun ini berlangsung selama 88 hari, tetapi badan cakerawala tidak dalam penangkapan pasang surut dengan Matahari, tetapi berputar di sekitar paksinya sendiri dengan jangka masa sekitar 59 hari. Merkuri dibezakan dari planet lain dari sistem suria dengan teras logam yang agak besar - ia menyumbang kira-kira 80 peratus jejari badan cakerawala. Sebagai perbandingan, teras Bumi hanya mengambil kira-kira separuh daripada radius.
Medan magnet Mercury ditemui pada tahun 1974 oleh stesen Amerika Mariner 10, yang mencatat pecahan zarah bertenaga tinggi. Medan magnet dari cakerawala yang paling dekat dengan Matahari kira-kira seratus kali lebih lemah daripada yang ada di bumi, ia akan masuk sepenuhnya ke dalam ukuran bumi dan, seperti planet kita, dibentuk oleh dipol, iaitu, ia mempunyai dua, dan bukan empat, seperti gergasi gas, kutub magnet.
Video promosi:
Foto: Makmal Fizik Gunaan Universiti Johns Hopkins / Carnegie Institution of Washington / NASA
Teori pertama yang menjelaskan sifat magnetosfera Merkurius dicadangkan pada tahun 1970-an. Sebilangan besarnya berdasarkan kesan dynamo. Model-model ini disahkan dari 2011 hingga 2015, ketika stesen MESSENGER mengkaji planet ini. Data yang diperoleh dari peranti tersebut menunjukkan geometri magnetosfera Mercury yang tidak biasa. Khususnya, di sekitar planet ini, penyambungan semula magnet - penyusunan semula garis kekuatan intrinsik dan luaran medan magnet - berlaku kira-kira sepuluh kali lebih kerap.
Ini membawa kepada terbentuknya banyak rongga di magnetosfera Merkuri, yang membolehkan angin suria mencapai permukaan planet hampir tanpa halangan. Di samping itu, MESSENGER menjumpai peninggalan di kerak benda langit. Dengan menggunakan data ini, saintis menganggarkan batas bawah untuk usia rata-rata medan magnet Mercury pada 3.7-3.9 bilion tahun. Ini, seperti yang dinyatakan oleh para saintis, mengesahkan kesahihan kesan dynamo untuk pembentukan medan magnet global planet ini, dan juga adanya teras luar cair di dalamnya.
Sementara itu, persoalan mengenai struktur Mercury tetap terbuka. Ada kemungkinan lapisan luar intinya mengandungi serpihan logam - salji besi. Hipotesis ini sangat popular kerana, dengan menjelaskan magnetosfera Mercury sendiri dengan kesan dinamo yang sama, ia membenarkan suhu rendah dan teras separa pepejal (atau separa-cecair) di dalam planet ini.
Foto: Carnegie Institution of Washington / JHUAPL / NASA
Telah diketahui bahawa inti planet terestrial terbentuk terutamanya oleh besi dan sulfur. Inklusi sulfur juga diketahui dapat menurunkan titik lebur bahan inti, membiarkannya cair. Ini bermaksud bahawa lebih sedikit haba diperlukan untuk mengekalkan kesan dinamo, yang mana Mercury telah menghasilkan terlalu sedikit. Hampir sepuluh tahun yang lalu, ahli geofizik, yang melakukan serangkaian eksperimen, menunjukkan bahawa dalam keadaan tekanan tinggi, salji besi dapat turun ke tengah planet ini, dan campuran besi dan sulfur cair dapat naik ke arahnya dari inti dalam. Ini dapat menimbulkan kesan dinamo pada usus Merkuri.
Data MESSENGER mengesahkan penemuan ini. Spektrometer yang dipasang di stesen menunjukkan kandungan besi dan unsur berat lain yang sangat rendah di batuan gunung berapi planet ini. Hampir tidak ada besi di lapisan nipis mantel Mercury, dan ia terbentuk terutamanya oleh silikat. Pusat pepejal merangkumi sekitar setengah (sekitar 900 kilometer) jejari inti, selebihnya ditempati oleh lapisan lebur. Di antara mereka, kemungkinan besar, terdapat lapisan di mana serpihan logam bergerak dari atas ke bawah. Ketumpatan inti kira-kira dua kali ganda daripada mantel, dan dianggarkan tujuh tan per meter padu. Sulfur, saintis percaya, menyumbang kira-kira 4.5 peratus jisim nukleus.
MESSENGER menemui banyak lipatan, selekoh dan kesalahan di permukaan Merkuri, yang memungkinkan untuk membuat kesimpulan yang jelas mengenai aktiviti tektonik planet ini sejak kebelakangan ini. Struktur kerak dan tektonik luar, menurut saintis, dikaitkan dengan proses yang berlaku di usus planet ini. MESSENGER menunjukkan bahawa medan magnet planet ini lebih kuat di hemisfera utara daripada di selatan. Dilihat dari peta graviti yang disusun oleh alat, ketebalan kerak bumi berhampiran khatulistiwa rata-rata 50 kilometer lebih tinggi daripada di tiang. Ini bermaksud bahawa mantel silikat di garis lintang utara planet ini dipanaskan lebih kuat daripada di bahagian khatulistiwa. Data ini sangat sesuai dengan penemuan perangkap yang agak muda di garis lintang utara. Walaupun aktiviti gunung berapi di Mercury berhenti kira-kira 3.5 bilion tahun yang lalu, gambaran penyebaran termal semasa mantel planet ini sebahagian besarnyakemungkinan besar ditentukan oleh masa lalunya.
Khususnya, aliran konvektif masih boleh wujud di lapisan yang bersebelahan dengan teras planet ini. Kemudian suhu mantel di bawah kutub utara planet ini akan 100-200 darjah Celsius lebih tinggi daripada di bawah kawasan khatulistiwa planet ini. Lebih-lebih lagi, MESSENGER mendapati bahawa medan magnet sisa salah satu bahagian kerak utara diarahkan ke arah yang berlawanan berbanding dengan medan magnet global planet ini. Ini bermaksud bahawa pada masa lalu, penyongsangan berlaku pada Mercury sekurang-kurangnya sekali - perubahan pada polaritas medan magnet.
Hanya dua stesen yang meneroka Mercury secara terperinci - Mariner 10 dan MESSENGER. Dan planet ini, terutamanya kerana medan magnetnya sendiri, sangat menarik minat sains. Dengan menjelaskan sifat magnetosferanya, kita hampir pasti dapat melakukan ini untuk Bumi. Pada tahun 2018, Jepun dan EU merancang untuk menghantar misi ketiga ke Mercury. Dua stesen akan terbang. Pertama, MPO (Mercury Planet Orbiter) akan menyusun peta panjang gelombang permukaan permukaan cakerawala. Yang kedua, MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter), akan meneroka magnetosfera. Ia akan memakan masa yang lama untuk menunggu hasil pertama misi - walaupun permulaannya dilakukan pada tahun 2018, destinasi stesen hanya akan dicapai pada tahun 2025.
Yuri Sukhov
