© Владимир Каланов,
сайт "Знания-сила".

Вопросы, требующие решений

1. Почему Меркурий имеет такую большую плотность?

Все планеты земной группы состоят из плотного богатого железом ядра, окруженного скалистой мантией, состоящей в значительной степени из магния и железных силикатов. Самый верхний слой коры планет, сформировался из минералов с более низкими точками плавления, чем в основной мантии, либо во время дифференцирования раннего периода истории развития планеты, либо в более поздний период вулканической или магматической активности. Плотность каждой планеты позволяет сделать вывод об относительных размерах богатого железом ядра и скалистой мантии, так как металлическое ядро намного более плотно, чем скалистые компоненты.

Меркурий необычная «железная» планета, с отношением содержания желе́за к кремнию [Fe/Si] в 5 раз больше земного. Она имеет наиболее высокую в Солнечной системе среднюю плотность (5,43 г/см³), практически равную средней земной плотности (5,52 г/см³), а так называемая «освобожденная» (разгруженная от давления) плотность Меркурия (5,30 г/см³) намного превосходит «освобожденную» земную (4,10 г/см³). Отношение радиусов ядра и поверхности (около 0,75) наибольшее среди планет группы Земли. Так называемый безразмерный момент инерции, низкая величина которого характеризует отличие внутреннего строения от однородного шара, среди них наименьший — 0,324.

• Существует три основных теории объясняющие, почему Меркурий имеет более высокую плотность и более богат металлом чем Земля, Венера и Марс. Следствиями этих теорий являются предсказания различного состава скалистых (материковых) пород на поверхности Меркурия.

Согласно одной теории, прежде, чем Меркурий сформировался из протопланетной туманности, в ней успело произойти механическое разделение силикатных, более легких с металлическими, более тяжелыми, составляющими частицами вещества. Значительная часть более легких силикатных составляющих потеряла свою скорость раньше и упала на Солнце. Поэтому образовавшаяся позже в этой области пространства планета и имеет высокое относительное содержание тяжелых металлических пород. Такой сценарий образования планеты не предсказывает изменений в химическом составе горных силикатных пород, изменяется лишь относительное количество содержания легких горных силикатных пород и тяжелых металлических.

Согласно другой теории, в результате огромного нагрева протопланетной туманности, произошло выпаривание части внешнего слоя протопланеты. Данная теория предсказывает обеднённое содержание легко испаряемых элементов, таких как натрий и калий, в горных породах Меркурия.

Третья теория допускает возможность гигантского столкновения планеты с массивным телом, произошедшую после этапа формирования прото-Меркурия. В результате, изначальная кора и мантия были сорваны с планеты мощным ударом. В таком случае, состав скальных пород Меркурия будет сильно обеднен элементами, обычно содержащимися в большой концентрации в коре (алюминий, кальций).

С помощью космического аппарата MESSENGER учёные надеются определить, какая из этих теорий является правильной, измеряя состав скалистой поверхности. Рентгеновский, гамма-лучевой и нейтронные спектрометры измерят содержание химических элементов в поверхностных породах.

С помощью спектрометра видимого и инфракрасного диапазонов будет определен состав минералов на поверхности планеты и составлена минералогическая карта поверхности планеты.

Анализ гравитационного притяжения в комплексе с топографическим анализом позволит оценить толщину коры Меркурия. Совокупность всех вышеописанных измерений позволит объяснить, почему Меркурий имеет столь высокую плотность, и, в конечном итоге, позволит получить теорию формирования и развития планеты.

2. Какова́ геологическая история Меркурия?

До сих пор, со времени полёта Маринера, мы имеем изображения около 45% поверхности Меркурия. Часть поверхности планеты, которая была рассмотрена, представляет собой древнюю, похожую на лунную поверхность, усеянную кратерами. Более молодые равнинные поверхности с меньшими кратерами находятся между более крупными кратерами. Предполагается, что данные области плато имеют вулканический тип происхождения. Но всё же, происхождение этих областей однозначно отнести к вулканическому типу пока нельзя из-за недостаточной разрешающей способности снимков Маринера.

Цветное изображение поверхности планеты

Тектоническая история Меркурия совсем непохожа на историю планет земной группы. На планете имеются характерные, свойственные только ей особенности рельефа: очень длинные дольчатые и круглые высокие утёсы и обрывы. Предполагается, что данные образования могли возникнуть в результате остывания Меркурия и сокращения его размеров в масштабе планеты. Понимание механизмов возникновения таких обрывов и утёсов даст возможность ученым заглянуть в историю термических процессов, происходящих на Меркурии, и во внутреннюю структуру планеты.

Discovery Rupes - крупнейший дольчатый утёс на Меркурии

• Мессенджер проведёт различные геологические исследования для определения последовательности событий, сформировавших поверхность планеты. X-лучевой, гамма-лучевой спектрометры и спектрометры видимого и инфракрасного диапазонов измерят содержание химических элементов в поверхностных породах и их минералогический состав. С помощью камер будет отснята вся поверхность планеты, разрешающая способность изображений с Мессенджера будет в 10 раз выше, чем изображений с Маринера. Почти вся поверхность планеты будет отснята в стерео режиме для более точного глобального топографического построения. С помощью лазерного альтметра (высотометра) будет проведено топографи́рование поверхности планеты.

Полюс Меркурия

Топографические данные измерений будут проанализированы в комплексе с данными измерений гравитационного поля планеты. В результате учёные планируют зафиксировать вариации толщины коры Меркурия. Общая же совокупность результатов измерений планеты позволит, как надеются учёные, воссоздать геологическую историю Меркурия.