Меркурий не се възприема като гигант в Слънчевата система. Той е най-малката планета с диаметър от едва 4 865 километра, което представлява малко над 3,6% от диаметъра на Юпитер (142 984 километра). Дори спътници като Титан (на Сатурн) и Ганимед (на Юпитер) имат по-голям диаметър от Меркурий. Според ново изследване, публикувано в научното списание Geophysical Research Letters, през последните 4,5 милиарда години Меркурий е претърпял сериозно свиване – много по-голямо, отколкото планетолозите смятаха досега.
Това разкритие е от изключително значение, тъй като проследяването на историята на Меркурий дава ценни насоки за формирането на всички скалисти тела в космоса, включително Луната и Марс, както и на подобни екзопланети в далечни звездни системи.
Данните зад това откритие са събрани от космическия апарат MESSENGER на НАСА (съкращение от MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging). Апаратът беше изстрелян през август 2004 г., достигна орбита около Меркурий през март 2011 г. и извърши 4 105 обиколки, преди горивото му да свърши и той да се разбие контролирано на повърхността на 30 април 2015 г. За четирите си години работа MESSENGER проучваше планетата с седем научни инструмента, сред които лазерен алтиметър за точно измерване на височините с прецизност до един метър, както и двойна камера за заснемане на повърхността.
Учените отдавна знаят, че Меркурий се свива постепенно от момента на своето раждане. Планетата се е образувала от сблъсъка и събирането на прах, газ, скали и астероиди, останали след появата на Слънцето – процес, генерирал огромно количество топлина. С течение на времето тази топлина се е разсеяла, карайки планетата да се свие с между 4 и 16 километра в диаметър според предишните изчисления.
За да потвърдят тези изводи, изследователите търсят по повърхността така наречените структури на съкращение. Това са деформации в релефа, включващи гънки, хребети и скални откоси (стръмни скали, образувани при изтласкване на скали нагоре по протежение на разлом). Колкото повече са тези деформации, толкова по-голямо е било свиването. Траекторията на MESSENGER обаче затрудняваше пълното заснемане: неговият лазерен алтиметър можеше да работи ефективно само когато апаратът се намираше на разстояние по-малко от 1 500 километра (нещо, което се случваше само над северния полюс поради силно елиптичната му орбита, докато в други точки той се отдалечаваше на цели 15 300 километра). Камерите можеха да снимат от по-голямо разстояние, но не осигуряваха детайлни триизмерни данни.
Допълнителен проблем са самите астероидни сблъсъци. Структурите на съкращение са се образували в ранната история на Меркурий, но последвалото непрекъснато метеоритно бомбардиране е създало множество кратери и отломки, които са покрили и замаскирали следите от свиването.
За да преодолее тези ограничения, екип, воден от Гаку Нишияма – планетолог от Института за космически изследвания към Германския аерокосмически център – използва двуизмерните снимки от камерите на MESSENGER. С помощта на НАСА те комбинират двойки изображения, заснети под леко различен ъгъл, прилагайки т.нар. стереофотограметричен метод.
Този подход наподобява начина, по който човешките очи възприемат дълбочина и обем в пространството. Чрез съпоставянето на двете изображения учените изграждат детайлен триизмерен модел на терена, който им позволява да изследват цялата повърхност на Меркурий с ненадмината досега резолюция. Това прави възможно проследяването на деформациите дори там, където те са били затрупани от последващи кратери и скални отломки.
Анализът показва, че неравните и кратерните региони системно са криели съществуващите преди това деформации. Това е довело до погрешно подценяване на свиването в предишните проучвания. Новите изчисления разкриват, че Меркурий се е свил с до 30% повече, отколкото се смяташе досега.
Разликата от 30% съответства на допълнително свиване с около 7,2 километра. Макар това число да изглежда малко в космически мащаби, то има огромно значение за планетарната наука. По-голямото свиване кара учените да преразгледат хипотезите си за химическия състав и температурата на ядрото на Меркурий.
Този резултат показва, че металното ядро на планетата вероятно съдържа по-малко леки елементи като сяра или силиций, което е довело до по-бързо охлаждане и по-силно свиване. Алтернативно обяснение е, че ядрото е било с по-висока първоначална температура, което е предизвикало по-драматична промяна в обема при постепенното му изстиване.
Според Гаку Нишияма, по-голямото свиване предполага, че Меркурий има по-голямо метално ядро с по-малко примеси от леки елементи или че е стартирал развитието си от значително по-горещо състояние.
Новите разкрития за изстиването на Меркурий имат пряко отношение към изучаването на други скалисти тела. Луната например има още по-неравна и повърхност с много кратери. Разчитането на оцелелите деформации там е от ключово значение, за да се разбере дали подобен процес на свиване се е случил и на нашия естествен спътник, както и на Марс. Ако тези процеси са сходни, много вероятно е и трите святa все още да продължават да се свиват, докато вътрешната им топлина бавно се излъчва в открития космос.
Скоро науката ще разполага с още по-точни данни. През 2018 г. Европейската космическа агенция (ESA) и Японската агенция за аерокосмически изследвания (JAXA) изстреляха съвместната мисия BepiColombo. След осемгодишно пътуване апаратът пристига при Меркурий, за да започне пълноценни научни операции през пролетта на 2027 г.
BepiColombo е оборудван с много по-мощен лазерен алтиметър, способен да засича промени в релефа с прецизност до 20 сантиметра. Освен това орбитата му ще бъде по-малко елиптична, което ще позволи изключително детайлно заснемане на цялата повърхност. Очаква се новите данни от BepiColombo да отворят изцяло нова страница в разбирането за това как Меркурий се е оформял през милиардите години от своето съществуване.