Et nærmere kig på Mercurys spin og tyngdekraften afslører planetens indre faste kerne

Hvordan udforsker du det indre af en planet uden nogensinde at røre ved den? Start med at se, hvordan planeten drejer rundt, mål derefter, hvordan dit rumfartøj kredser om det - meget, meget forsigtigt. Det er præcis, hvad NASA-planetforskere gjorde, ved hjælp af data fra agenturets tidligere mission til Merkur.

Det har længe været kendt, at Merkur og Jorden har metalliske kerner. Ligesom Jorden, Mercurys ydre kerne er sammensat af flydende metal, men der har kun været antydninger om, at Merkurs inderste kerne er solid. Nu, i en ny undersøgelse, forskere fra NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland har fundet beviser for, at Merkurs indre kerne faktisk er solid, og at den er meget næsten samme størrelse som Jordens indre kerne.

Nogle forskere sammenligner Merkur med en kanonkugle, fordi dens metalkerne fylder næsten 85 procent af planetens volumen. Denne store kerne – enorm sammenlignet med de andre klippeplaneter i vores solsystem – har længe været et af de mest spændende mysterier om Merkur. Forskere havde også spekuleret på, om Merkur kunne have en solid indre kerne.

Fundene af Merkurs solide indre kerne, beskrevet i Geofysiske forskningsbreve , bidrager helt sikkert til en bedre forståelse af Merkur, men der er større konsekvenser. Hvor ens, og hvor anderledes, planeternes kerne kan give os fingerpeg om, hvordan solsystemet er dannet, og hvordan klippeplaneter ændrer sig over tid.

"Mercurys indre er stadig aktivt, på grund af den smeltede kerne, der driver planetens svage magnetfelt, i forhold til Jordens, " sagde Antonio Genova, en assisterende professor ved Sapienza Universitet i Rom, der ledede forskningen, mens han var hos NASA Goddard. "Kviksølvs indre er afkølet hurtigere end vores planets. Merkur kan hjælpe os med at forudsige, hvordan Jordens magnetfelt vil ændre sig, når kernen afkøles."

For at finde ud af, hvad kernen af ​​Merkur er lavet af, Genova og hans kolleger måtte få, billedligt, tættere. Holdet brugte flere observationer fra MESSENGER (Mercury Surface, Rummiljø, GEochemistry and Ranging) mission for at undersøge det indre af Merkur. Forskerne kiggede, mest vigtigt, ved planetens spin og tyngdekraft.

MESSENGER-rumfartøjet gik i kredsløb om Merkur i marts 2011, og brugte fire år på at observere denne planet nærmest vores sol, indtil den bevidst blev bragt ned til planetens overflade i april 2015.

Radioobservationer fra MESSENGER blev brugt til at bestemme gravitationsanomalierne (områder med lokale stigninger eller fald i masse) og placeringen af ​​dens rotationspol, som gjorde det muligt for videnskabsmænd at forstå planetens orientering.

Hver planet drejer om en akse, også kendt som stangen. Merkur roterer meget langsommere end Jorden, med dens dag, der varer omkring 58 jorddage. Forskere bruger ofte små variationer i den måde, et objekt drejer på, for at afsløre spor om dets indre struktur. I 2007 radarobservationer foretaget fra Jorden afslørede små skift i Merkurs spin, kaldet librationer, som beviste, at noget af Mercurys kerne må være flydende smeltet metal. Men observationer af spinhastigheden alene var ikke tilstrækkelige til at give en klar måling af, hvordan den indre kerne var. Kan der være en solid kerne, der lurer nedenunder, videnskabsmænd undrede sig?

Tyngdekraften kan hjælpe med at besvare det spørgsmål. "Tyngekraft er et kraftfuldt værktøj til at se på det dybe indre af en planet, fordi det afhænger af planetens tæthedsstruktur, sagde Sander Goossens, en Goddard-forsker, der arbejdede med Genova på denne undersøgelse.

Mens MESSENGER kredsede om Merkur i løbet af sin mission, og kom tættere og tættere på overfladen, videnskabsmænd registrerede, hvordan rumfartøjet accelererede under indflydelse af planetens tyngdekraft. En planets tæthedsstruktur kan skabe subtile ændringer i et rumfartøjs kredsløb. I de senere dele af missionen, MESSENGER fløj omkring 120 miles over overfladen, og mindre end 65 miles i løbet af sit sidste år. De endelige lavhøjdebaner gav de bedste data endnu, og gjorde det muligt for Genova og hans team at foretage de mest nøjagtige målinger om den indre struktur af Merkur, der endnu er taget.

Genova og hans team satte data fra MESSENGER ind i et sofistikeret computerprogram, der gjorde det muligt for dem at justere parametre og finde ud af, hvordan den indre sammensætning af Mercury skal være for at matche den måde, den drejer på, og den måde, rumfartøjet accelererede omkring det. Resultaterne viste, at for det bedste match, Kviksølv skal have en stor, solid indre kerne. De vurderede, at det faste, jernkerne er omkring 1, 260 miles (ca. 2, 000 kilometer) bred og udgør omkring halvdelen af ​​Merkurs hele kerne (ca. 2, 440 miles, eller næsten 4, 000 kilometer, bred). I modsætning, Jordens faste kerne er omkring 1, 500 miles (2, 400 kilometer) på tværs, fylder lidt mere end en tredjedel af hele denne planets kerne.

"Vi var nødt til at samle information fra mange områder:geodæsi, geokemi, orbital mekanik og tyngdekraft for at finde ud af, hvad Mercurys indre struktur skal være, " sagde Goddard planetarisk videnskabsmand Erwan Mazarico, som også hjalp Genova med at afsløre Mercurys solide kerne.

Det faktum, at forskerne var nødt til at komme tæt på Merkur for at finde ud af mere om dets indre, fremhæver styrken ved at sende rumfartøjer til andre verdener. Sådanne nøjagtige målinger af Merkurs spin og tyngdekraft var simpelthen ikke mulige at foretage fra Jorden. Derudover dette resultat brugte data indsamlet af MESSENGER over flere år, information, der er tilgængelig for alle forskere at bruge. Nye opdagelser om Merkur venter næsten garanteret i MESSENGERs arkiver, med hver opdagelse om vores lokale planetariske kvarter giver os en bedre forståelse af, hvad der ligger hinsides.

"Hver ny information om vores solsystem hjælper os med at forstå det større univers, " sagde Genova.