Udforsk Merkur i en ny bog

Indtil 2008, kun et rumfartøj havde nogensinde besøgt planeten Merkur, og det varede ikke længe. NASAs Mariner 10-mission fløj forbi den lille verden tre gange i 1970'erne, giver menneskeheden et hjælpsomt, men begrænset glimt af solsystemets inderste planet. Mariner 10 afbildede omkring 45 procent af Mercurys overflade og opdagede dets indre magnetfelt, blandt andet.

Årtier gik med Mercury-udforskning på pause, indtil lanceringen af ​​MESSENGER (MERcury Surface, Rummiljø, GEokemi, og Ranging) mission i 2004. Orbiting Mercury mere end 4, 000 gange, MESSENGER-rumfartøjet gav forskerne den første – og indtil videre, kun – globalt billede af Merkur. Det afslørede mærkelige overfladetræk, afslørede spor om dens geologiske historie, kortlagde et magnetfelt ulig noget, vi havde set før, og gjorde utallige andre opdagelser. Efter at have kredset om Merkur i mere end fire år, rumfartøjet løb tør for gas; uden drivmiddel, dens nærmeste tilgangsafstand sank lavere og lavere, indtil sonden endelig styrtede ind i planetens overflade den 30. april, 2015.

Nu, efter at have hældt igennem de enorme mængder data, som rumfartøjet returnerede, nogle af MESSENGER's bedste videnskabsmænd har udgivet en bog, der beskriver missionens vigtigste lektioner. Med titlen Mercury:The View After MESSENGER, bogen er co-redigeret af Sean Solomon, der ledede missionen og er nu direktør for Lamont-Doherty Earth Observatory i Columbia's Earth Institute.

I interviewet nedenfor, Solomon deler nogle af de vigtigste fund diskuteret i bogen, hvorfor de betyder noget for os jordboere, og hvordan MESSENGER-dataene vil informere en ny mission, der allerede er på vej til Merkur.

Samtalen er blevet redigeret og komprimeret.

Hvad inspirerede dig til at sammensætte denne bog?

Vi havde skrevet hundredvis af papirer, men vi ønskede at syntetisere al den information, mens vi stadig var sammen som et team, og beskriv for vores videnskabelige kolleger, hvad vi havde lært om Merkur fra MESSENGER-missionen.

Hvad bogen formidler er, at vi så på en kompliceret planet, og alle dets elementer og processer, for første gang globalt. Bogen er en afspejling af det faktum, at vi havde et meget bredt videnskabshold, der kun behandlede en lang række spørgsmål på planetarisk skala, fra planetens dybe indre til hvordan atmosfæren fungerer, og hvordan planeten interagerer med solvinden og rumvejret. Det var en vidunderlig oplevelse at være en del af et team, der behandlede en så bred vifte af spørgsmål på én gang.

Hvad fangede i første omgang din interesse for Merkur?

I vores solsystem har vi fire naturlige laboratorier til at udforske, hvordan planeter af sten og metal dannede og udviklede sig:Jorden, Mars, Venus, og Merkur. Vi ved nu, at der er hundredvis af disse laboratorier omkring andre stjerner, men kun fire er inden for rækkevidde af det nuværende rumfartøj. Merkur fuldender denne opgørelse over planetdannelse og evolutionseksperimenter, hvoraf en producerede vores egen planet og tre af dem producerede meget forskellige planeter.

Af de fire indre planeter, Jorden endte lidt større, den eneste, der i dag har oceaner, der i dag har et klima, der er modtageligt for de organismer, der lever der, og som vi ved var et sæde for livets oprindelse. Så Jorden virker speciel, især for os, fordi det er vores hjem. Men det er et produkt af de samme processer, som producerede vores søsterplaneter, og derfor vil vi gerne forstå, hvilke egenskaber der førte til det miljø, vi kalder hjem, og hvordan små ændringer i startforholdene eller afstanden fra værtsstjernen eller andre begivenheder kan have sat Jorden af ​​sted i en lidt anden retning end dens søsterplaneter. Hvor sårbar betyder det, at vores planet er på lang sigt, og hvor sandsynligt er det, at jordlignende planeter omkring andre stjerner kan have resultater, der ligner vores egen planets?

Hvorfor er Merkur den sidste af disse fire, der skal udforskes grundigt?

Merkur er sværere at komme til end enten Venus og Mars, og det er længere. Det er meget tættere på Solen, så miljøet er meget barskere - Solen er så meget som 11 gange lysere end den er i Jordens kredsløb, og strålingen er højere, fordi du er så meget tættere på Solen. Så det har altid været en udfordring at sende et rumfartøj til Merkur.

Menneskeheden har sendt mere end tre dusin rumfartøjer til Venus og mere end fire dusin til Mars. MESSENGER var kun det andet rumfartøj, der besøgte den inderste planet. Ikke desto mindre, det gav os et globalt overblik over overfladesammensætning, interiøret, og rummiljøet. Så vi er helt sikkert ved at indhente, hvor Mars-udforskningen var for omkring 40 år siden, og til hvor Venus udforskning var for omkring 25 år siden. Indhentning:ja; indhentet:nej.

Hvad var nogle af de vigtigste opdagelser, der kom ud af MESSENGER-missionen?

Af alle de indre planeter, Kviksølv er lavet af de tætteste ting, langtfra. Vi har vidst i 70 år eller deromkring, at det for det meste - måske to tredjedele - er metal, og der var ideer til hvorfor. En idé var, at Merkur er metalrig, fordi det kun kondenserede fra de materialer, der var faste meget tæt på Solen, som ville have inkluderet jern. En anden idé var, at den startede måske to gange dens nuværende størrelse, og så fordampede ekstraordinær varme fra gas- og støvtågen omkring den tidlige aktive sol den ydre del. En tredje idé var, at Mercury startede Mars-lignende i størrelse, og senere kolliderede en stor genstand med den og kastede det meste af stenskallen ud, efterlod en metalrig genstand, der var mindre med måske en faktor to. Alle disse teorier forudsagde, at Merkur skulle være udtømt i grundstoffer, der let fjernes af høje temperaturer - de såkaldte flygtige grundstoffer. Vi lavede de første kemiske kort over overfladen, og en af ​​de største overraskelser ved missionen var, at disse flygtige elementer er til stede, og de er til stede i store mængder. Så ingen af ​​teorierne for, hvorfor Merkur var metalrig, er korrekte. De er alle blevet forfalsket af geokemisk fjernmåling. Det betyder, at vi har brug for en ny teori for, hvordan man samler de indre planeter.

En anden overraskelse kom, da vi målte Merkurs magnetfelt. Vi havde et gæt på, at som jordens mark, det ville være dominerende dipolært - som feltet af en stangmagnet - og det var det. Den store overraskelse var, at i modsætning til Jordens, Merkurs magnetfelt har ikke det samme center som planeten. Den er forskudt mod nordpolen med omkring 20 procent af planetens radius. Der var ingen modeller, der forudsagde det resultat før missionen, og det har vigtige konsekvenser på Jorden. Jordens polaritet vender af og til, og disse magnetiske vendinger giver grundlaget for at udarbejde en masse af Jordens historie. Metoden antager, at Jordens magnetiske dipol altid har været i centrum, men at finde en søsterplanet, hvor det ikke er sandt, udfordrer i det mindste denne antagelse på vores egen planet.

Der var mange andre opdagelser, men den sidste, jeg vil nævne, handler om Merkurs polære aflejringer. Disse aflejringer blev først set for årtier siden af ​​jordbaseret radar som lyse områder inde i nedslagskratere nær nord- og sydpolen. Disse områder er i permanent skygge og har været kolde nok til at fange vandis i milliarder af år. MESSENGER bekræftede, at polaraflejringerne for det meste er vandis, men vi opdagede noget andet. I kratere mere end et par grader fra polerne, isen var dækket af et ekstraordinært mørkt materiale. Det er mørkere end noget andet på Mercury, så det er ikke kviksølv materiale. Det er kun forbundet med de polære aflejringer, så måske er det der på grund af de samme processer, der sendte isen til Merkur. Vores teams formodning er, at det mørke materiale er organisk stof af den slags, der dækker genstande i det ydre solsystem, og at det kunne være blevet leveret sammen med vandis ved nedslag fra kometer og asteroider. En af ideerne til, hvordan Jordens vand blev erhvervet, er, at det kom fra påvirkningerne af objekter i det ydre solsystem. Og så kan det være, bevaret i de dybe frysepunkter af disse polære kratere, Merkur giver et arkiv over den proces, hvorved vand og organisk materiale blev leveret til den tidlige Jord.

Hvad kommer dernæst for udforskningen af ​​Merkur?

Jeg er sikker på, at der er flere opdagelser at gøre ud fra MESSENGER-dataene. Vi har terabytes af data, der blev indsamlet, og der er folk, der skriver papirer om analysen af ​​disse data nu. Vi forventer, at Mercury-studerende vil gennemsøge disse data i årevis.

Ud over, der er to rumfartøjer på vej til Merkur lige nu som en del af en fælles mission fra European Space Agency og Japan Aerospace Exploration Agency kaldet BepiColombo. Rumfartøjet forventes at gå i kredsløb om Merkur i slutningen af ​​2025. Indtil da, MESSENGER-dataene er de bedste tilgængelige til at besvare spørgsmål, der endnu ikke er blevet besvaret, og opsætning af de spørgsmål, der skal besvares af BepiColombo. Så vi forventer, at MESSENGER-dataene er en meget vigtig ressource, sikkert i de næste syv år, og uden tvivl derefter.

Hvilke mysterier håber du, at BepiColombo kan løse?

BepiColombo vil gå langt i retning af yderligere at fremme vores forståelse af Merkur.

MESSENGER havde en elliptisk bane omkring Merkur, så vi var nødt til at vælge en halvkugle for den nærmeste tilgang, og vi valgte norden. Så BepiColombo vil få bedre observationer af den sydlige halvkugle, end vi gjorde, og det er forpligtet til at forbedre vores forståelse af de hemisfæriske forskelle. Et af de spørgsmål jeg har er:Kan vi se noget i overfladen? i den geologiske historie eller sammensætning, for eksempel, det giver os et fingerpeg om, hvorfor magnetfeltet er off-center?

Det bliver også interessant at finde ud af, om vi kan se overfladeændringer siden MESSENGER var der, indikerer igangværende geologiske processer, ændringer i magnetfeltet, eller andre ændringer, som vi ikke engang kan forudse på nuværende tidspunkt.

Når BepiColombo begynder at sende data tilbage, forudser du at oprette endnu en udgave af din bog?

Jeg tror nok, jeg vil overlade den næste bog til de fyre.