Najmniejsza planeta w Układzie Słonecznym, Merkury wykazuje silne podobieństwo do księżyca Ziemi. Podobnie jak pozostałe trzy planety lądowe, Merkury zawiera jądro otoczone płaszczem i skorupą. Ale jądro Merkurego stanowi większą część planety niż inne w Układzie Słonecznym, wskazując na chaotyczny początek.

Powierzchnia Merkurego

Pierwsze obrazy Merkurego ujawniły pokruszoną, skalistą planetę, która bardzo przypominała ziemski księżyc. Wczesne dni Układu Słonecznego, wkrótce po uformowaniu się skalistej planety, były gwałtowne, z ciągłymi zderzeniami, a warunki na Merkurym zachowały dowody wielu z tych uderzeń.

Kiedy orbiter NASA MESSENGER odwiedził planetę w 2008 r., stał się pierwszym statkiem kosmicznym, który zobaczył pełny zasięg basenu Caloris, jednego z największych i najmłodszych impaktów w Układzie Słonecznym. Krater rozciąga się na długości około 960 mil (1 550 kilometrów) po powierzchni planety i jest otoczony pierścieniem gór o wysokości 1,2 mili (2 km). Wentylatory wulkaniczne otaczające obręcz basenu sugerują, że wulkanizm pomógł ukształtować maleńki świat.

Inne dowody na wulkanizm obejmują kilka równin, które wygładziły niektóre z pierwszych kraterów. Większość równin jest pokryta kraterami, co sugeruje, że wulkanizm miał miejsce dawno temu. Jednak MESSENGER odkrył, że dna wielu kraterów zostały przechylone, a część dna basenu Caloris została uniesiona ponad jego krawędź. Odkrycie to sugeruje, że Merkury pozostawał aktywny długo po swoich narodzinach.

„Nie jest wykluczone, że Merkury jest dziś nadal aktywny, choć zaznaczam, że nie jest to bardzo prawdopodobne”, powiedziała portalowi Space.com w 2012 roku Maria Zuber, naukowiec planetarny z Massachusetts Institute of Technology. „Na pewno nie zaobserwowaliśmy aktywnej erupcji lub ekstruzji.”

Jedna z najmłodszych niecek uderzeniowych Merkurego, Rachmaninoff, ma zaledwie około miliarda lat. (290-km) średnica szczyt-pierścień basenu uderzenia ma gładkie równiny na jego podłodze sugerujące przepływy lawy. Najniższy punkt na planecie leży w obrębie basenu.

„Interpretujemy te równiny jako najmłodsze osady wulkaniczne, jakie jeszcze znaleźliśmy na Merkurym”, powiedziała w 2010 roku Louise Prockter, zastępca naukowca projektu MESSENGER z Jet Propulsion Laboratory w Kalifornii.

Pomimo, że temperatury na planecie mogą osiągać nawet 801 stopni Fahrenheita (427 stopni Celsjusza), MESSENGER wykrył na jej powierzchni lód wodny w zacienionych częściach niektórych kraterów polarnych, gdzie nie dociera słońce. Według NASA, tajemnicza ciemna materia organiczna pokrywa część lodu, pozostawiając naukowców w niepewności.

Oprócz zeznań co do wczesnego wulkanizmu planety, gładkie równiny pokazują również dowody na istnienie grzbietów zmarszczek, stworzonych jako planeta ściśnięta razem. To zbliżanie się do siebie najprawdopodobniej nastąpiło w miarę ochładzania się wnętrza. Mimo, że pewne ściskanie jest powszechne wśród ciał w Układzie Słonecznym, ściskanie Merkurego, gdy ten mocniej wciągnął się w siebie, jest najbardziej znaczące z dotychczas zaobserwowanych. Naukowcy szacują, że promień planety skurczył się o 0,6 do 1,2 mili (1 do 2 kilometrów), gdy temperatura w głębi spadła.

Małe ciało, takie jak Merkury, miałoby trudny czas trzymając się atmosfery w najlepszych okolicznościach. Ze względu na bliską odległość między Merkurym a Słońcem, Merkury odczuwa również siłę wiatru słonecznego, który nieustannie zmiata cienką atmosferę, jaką planeta zdoła zebrać. Z tylko najbardziej znikomą atmosferą, temperatury po stronie nocnej i dziennej różnią się dramatycznie.

Cienka atmosfera pozwala większości promieni kosmicznych bombardować planetę, pozbawiając neutronów pierwiastki leżące na powierzchni. MESSENGER badał materiał wyrzucony w górę i znalazł ślady potasu i krzemu, co sugeruje, że pierwiastki te leżą na powierzchni planety.

Skorupa Merkurego jest prawdopodobnie bardzo cienka, cieńsza niż ziemska. Zewnętrzna skorupa ma grubość tylko około 300 do 400 mil (500 do 600 km).

Planeta nie ma tektoniki płyt, co jest częścią powodu, dla którego pokruszona powierzchnia zachowała się przez miliardy lat.

Rdzeń materii

Mimo, że jest najmniejszą planetą, Merkury jest drugą najgęstszą planetą, ustępując jedynie Ziemi. Naukowcy wykorzystali obliczoną gęstość do stwierdzenia, że Merkury posiada duże metaliczne jądro. Przy promieniu 1,100 do 1,200 mil (1,800 do 1,900 km), jądro stanowi około 85 procent promienia planety. Zdjęcia radarowe wykonane z Ziemi ujawniły, że rdzeń jest stopionym płynem, a nie ciałem stałym.

Rdzeń Merkurego ma więcej żelaza niż jakakolwiek inna planeta w Układzie Słonecznym. Naukowcy uważają, że miało to związek z jej formowaniem się i wczesnym życiem. Jeśli planeta uformowała się szybko, rosnące temperatury ewoluującego Słońca mogły odparować wiele z istniejącej powierzchni, pozostawiając jedynie cienką skorupę.

Inną alternatywą jest to, że większy Merkury został uderzony w swoim wczesnym życiu, podczas gwałtownych, chaotycznych początków Układu Słonecznego. Takie uderzenie mogło pozbawić Merkurego znacznej części jego zewnętrznej powłoki, pozostawiając jądro zbyt duże, by mogło pozostać planetą.

Żelazne jądro Merkurego generuje pole magnetyczne o sile około jednego procenta tak silnego, jak ziemskie. Pole to jest dość aktywne, często oddziałuje z wiatrem słonecznym i kieruje plazmę ze Słońca na powierzchnię planety. Wodór i hel przechwycone z wiatru słonecznego pomagają stworzyć część cienkiej atmosfery Merkurego.

Poprzez precyzyjne śledzenie MESSENGER’a, naukowcy byli w stanie zmierzyć pole grawitacyjne planety. Ustalili, że skalisty świat ma „maskony”, masywne skupiska grawitacyjne związane z dużymi basenami uderzeniowymi.

„Zostały one po raz pierwszy odkryte na Księżycu w 1968 roku i spowodowały duże problemy w programie Apollo, ponieważ ciągnęły nisko orbitujące statki kosmiczne i utrudniały nawigację” – powiedział Zuber.

„Następnie maskony zostały odkryte na Marsie, a teraz dowiadujemy się, że ma je również Merkury, więc wydają się być powszechną cechą ziemskich ciał planetarnych.”

Ale planeta ma swoje własne różnice. Ostatnie pomiary jej pola magnetycznego wykazały, że jest ono trzy razy silniejsze na jej północnej półkuli niż na południowej. Naukowcy wykorzystali to dziwne przesunięcie do stworzenia modelu jądra.

Żelazne jądro Ziemi ma wewnętrzny stały region i zewnętrzną płynną część. Gdy wewnętrzne jądro rośnie, dostarcza energii za ziemskim polem magnetycznym. Ale dziwne pole magnetyczne planety sugeruje, że żelazo zamienia się z cieczy w ciało stałe na obrzeżach rdzenia.

„To jak burza śnieżna, w której śnieg uformował się na szczycie chmury, w środku chmury i na dole chmury też”, powiedział profesor UCLA Christopher Russell w oświadczeniu.

„Nasze badania pola magnetycznego Merkurego wskazują, że żelazo śnieży w całym tym płynie, który zasila ziemskie pole magnetyczne.”

Oba rdzenie zawierają lżejsze elementy wraz z żelazem, utrzymując całość przed zestaleniem i zasilaniem pola magnetycznego. Całość jest prawdopodobnie pokryta stałą powłoką z żelaza i siarki, tworząc efekt warstwowy, o którym nie wiadomo, czy istnieje na innych planetach ziemskich.

Śledź Nola Taylor Redd na Twitterze @NolaTRedd Facebooku lub Google+. Śledź nas na @Spacedotcom, Facebooku lub Google+.