Merkurius är den minsta planeten i solsystemet och har stora likheter med jordens måne. Liksom de tre andra jordiska planeterna innehåller Merkurius en kärna omgiven av en mantel och en skorpa. Men Merkurius kärna utgör en större del av planeten än andra i solsystemet, vilket tyder på en kaotisk början.

Markurius yta

De första bilderna av Merkurius avslöjade en kraterad, stenig planet som liknade jordens måne mycket. Solsystemets tidiga dagar, strax efter att stenplaneten bildades, var våldsamma med ständiga kollisioner, och förhållandena på Merkurius bevarade bevis på många av dessa nedslag.

När NASA:s MESSENGER-orbiter besökte planeten 2008 blev den den första rymdfarkosten som skymtade Calorisbassängens hela utbredning, en av de största och yngsta nedslagsplatserna i solsystemet. Kratern sträcker sig ungefär 960 miles (1 550 kilometer) över planetens yta och är omgiven av en ring av berg som är 1,2 miles (2 km) höga. Vulkaniska öppningar som omger bassängens kant tyder på att vulkanism bidrog till att forma den lilla världen.

Andra bevis för vulkanism inkluderar flera slätter som jämnade ut några av de första kratrarna. De flesta av slätterna är täckta av kratrar, vilket tyder på att vulkanism ägde rum för länge sedan. MESSENGER fann dock att golven i många kratrar har lutats, och en del av golvet i Calorisbäckenet har höjts över dess kant. Upptäckten tyder på att Merkurius förblev aktiv långt efter sin födelse.

”Det är inte uteslutet att Merkurius fortfarande är aktiv i dag, även om jag noterar att det inte är särskilt troligt”, sade Maria Zuber, planetforskare vid Massachusetts Institute of Technology till Space.com 2012. ”Med säkerhet har vi inte observerat ett aktivt utbrott eller en aktiv extrudering.”

Ett av Merkurius yngsta nedslagsområde, Rachmaninoff, är bara cirka en miljard år gammalt. Den (290 km) i diameter toppringens nedslagsbassäng har släta slätter på sin botten som tyder på lavaflöden. Planetens lägsta punkt ligger i bäckenet.

”Vi tolkar dessa slätter som de yngsta vulkaniska avlagringar vi hittills har hittat på Merkurius”, sade MESSENGER:s biträdande projektforskare Louise Prockter vid Jet Propulsion Laboratory i Kalifornien 2010.

Och även om temperaturen på planeten kan nå upp till 801 grader Fahrenheit (427 grader Celsius), upptäckte MESSENGER vatten-is på ytan i de skuggade delarna av några av polkratrarna, där solen inte når fram. Enligt NASA täcker ett mystiskt mörkt organiskt material en del av isen, vilket förbryllar forskarna.

Förutom att vittna om planetens tidiga vulkanism visar de släta slätterna också tecken på rynkryggar, som skapades när planeten pressades ihop. Detta sammanfogande skedde troligen när det inre svalnade. Även om viss komprimering är vanlig bland kroppar i solsystemet, är komprimeringen av Merkurius när den drog sig allt hårdare in i sig själv den mest betydande som man hittills har sett. Forskarna uppskattar att planetens radie krympte med 0,6 till 1,2 miles (1 till 2 kilometer) när temperaturen djupt inne sjönk.

En liten kropp som Merkurius skulle ha svårt att hålla fast vid en atmosfär under de bästa omständigheterna. På grund av det korta avståndet mellan Merkurius och solen känner Merkurius också av solvinden, som ständigt sopar bort den tunna atmosfär som planeten lyckas samla ihop. Med endast den mest försumbara av atmosfärer skiljer sig temperaturerna på natt- och dagsidan dramatiskt.

Den tunna atmosfären gör det möjligt för de flesta kosmiska strålarna att bombardera planeten och ta bort neutroner från grundämnen som ligger på ytan. MESSENGER studerade material som sparkades upp och fann spår av kalium och kisel, vilket tyder på att grundämnena finns på planetens yta.

Markurius skorpa är troligen mycket tunn, tunnare än jordens. Det yttre skalet är endast cirka 300 till 400 miles (500 till 600 km) tjockt.

Planeten har ingen plattektonik, vilket är en del av anledningen till att den kraterformade ytan har bevarats i miljarder år.

Materiens kärna

Markus är visserligen den minsta planeten, men är ändå den näst tyngsta, endast toppad av jorden. Forskarna använde den beräknade densiteten för att fastställa att Merkurius rymmer en stor metallisk kärna. Med en radie på 1 100 till 1 200 mile (1 800 till 1 900 km) utgör kärnan ungefär 85 procent av planetens radie. Radarbilder tagna från jorden visade att kärnan är smält vätska, snarare än fast.

Merkurius kärna innehåller mer järn än någon annan planet i solsystemet. Forskarna tror att detta hade att göra med dess bildning och tidiga liv. Om planeten bildades snabbt kan den utvecklande solens ökande temperaturer ha förångat mycket av den befintliga ytan och lämnat endast ett tunt skal kvar.

Ett annat alternativ är att en större Merkurius träffades i sitt tidiga liv, under solsystemets våldsamma, kaotiska begynnelse. Ett sådant nedslag kan ha skalat bort mycket av dess yttre skal och lämnat en kärna som är för stor för att vara kvarvarande planet.

Mercurius järnkärna genererar ett magnetfält som är ungefär en procent så starkt som jordens. Fältet är ganska aktivt och interagerar ofta med solvinden och leder plasma från solen till planetens yta. Vätgasen och heliumet som fångas in från solvinden bidrar till att skapa en del av Merkurius tunna atmosfär.

Genom att exakt följa MESSENGER kunde forskarna mäta planetens gravitationsfält. De fastställde att stenvärlden har ”masconer”, massiva gravitationskoncentrationer som är förknippade med stora nedslagsområden.

”Dessa upptäcktes för första gången på månen 1968 och orsakade stora problem i Apolloprogrammet eftersom de drog runt lågt omgivande rymdfarkoster och försvårade navigeringen”, säger Zuber.

”Därefter upptäcktes masconer på Mars, och nu får vi reda på att Merkurius har dem, så de verkar vara ett gemensamt drag hos jordiska planetkroppar.”

Men planeten har sina egna skillnader. Nya mätningar av dess magnetfält visade att det är tre gånger starkare på dess norra halvklot än på dess södra. Forskarna använde denna märkliga förskjutning för att skapa en modell av kärnan.

Järnkärnan på jorden har en inre fast region och en yttre flytande del. När den inre kärnan växer ger den energin bakom jordens magnetfält. Men planetens märkliga magnetfält tyder på att järnet övergår från flytande till fast form i utkanten av kärnan.

”Det är som en snöstorm där snön bildades högst upp i molnet och i mitten av molnet och i botten av molnet också”, säger UCLA-professorn Christopher Russell i ett uttalande.

”Vår studie av Merkurius magnetfält visar att järn snöar över hela denna vätska som driver jordens magnetfält.”

Båda kärnorna innehåller lättare grundämnen tillsammans med järnet, vilket hindrar det hela från att stelna och driva magnetfältet. Det hela är troligen täckt av ett fast skal av järn och svavel, vilket skapar en skiktningseffekt som man inte vet finns på de andra jordiska planeterna.

Följ Nola Taylor Redd på Twitter @NolaTRedd Facebook eller Google+. Följ oss på @Spacedotcom, Facebook eller Google+.