Mercurius

Mercurius

De planeet Mercurius gezien door een ruimtesonde

Mercurius is door de Romeinen vernoemd naar de boodschapper ter voet voor de goden omdat de planeet sneller lijkt te bewegen dan de overige planeten. Het is de planeet dat het dichts bij de Zon staat en hij staat op de tweede plaats voor de kleinste planeet in het zonnestelsel. Zijn diameter is 40% dan die van de Aarde en 40% groter dan die van onze maan. Mercurius is zelfs kleiner dat de Jupitermaan Ganymedes en de Saturnusmaan Titan.

Als een verkenner voet op Mercurius zou zetten dan zou het terrein erg lijken op het terrein van onze maan. Het golvend terrein, met stofbedekte heuvels zijn geërodeerd door het constante bombardement van meteorieten. De kliffen op de breuklijnen hebben een hoogte van enkele kilometers en lopen over een lengte van honderden kilometers. Kraters zijn overal aanwezig op het oppervlak. Staand op het oppervlak zou men zien dat de Zon twee en een half maar groter is dan de Zon die we hier op Aarde zien. Desondanks is de hemel zwart omdat Mercurius vrijwel geen atmosfeer bezit om het licht van de zon te breken in de blauwe lucht zoals wij die kennen. Twee heldere sterren aan de sterrenhemel op Mercurius zijn beige en blauw van kleur. Het zijn respectievelijk de planeet Venus en de planeet Aarde.

Tot het bezoek van het ruimtevaartuig Marinier 10, was er weinig bekend over Mercurius. Reden hiervoor is ook omdat de planeet moeilijk waar te nemen valt door de Aardse telescopen. Hierdoor is de planeet allen gedurende de dag te zien, of vlak voor zonsopkomst en vlak na zonsondergang. Als men waarneemt in de schemering staat Mercurius erg laag aan de horizon. Dit betekent dat het licht, afkomstig van de planeet, door een 10 maal dikkere laag van de Aarde atmosfeer moet gaan, dan als Mercurius recht boven ons hoofd zou staan.

Gedurende de jaren tachtig van de negentiende eeuw maakte Giavanni Schiaparelli een schets van Mercurius waarop heel zwak enkele contrastverschillen te zien waren. Hij stelde vast dat Mercurius verbonden moest zijn met de Zon, net zoals de maan met de Aarde is verbonden. In 1962 keken radioastronomen naar radio-emissies van Mercurius en stelde vast dat de donkere kant van de planeet te warm zou zijn om voor altijd van de Zon te zijn afgekeerd, wat het geval zou zijn als deze met de Zon was verbonden. Hieruit bleek dus dat Mercurius alle zijden enige tijd richting de Zon had gericht.

In 1965, stelden Pettengil en Dyce vast dat de rotatieperiode van Mercurius op 59 dagen lag, met een eventuele afwijking van + of – 5 dagen. Dit was gebaseerd op radarobservaties. Later, in 1971, stelde Goldstein deze waarden iets nauwkeuriger bij tot 58,65 dagen met een + of – van 0,25 dag, ook gebaseerd op radarobservaties. Na observatie van dichtbij door Marinier 10 was de periode vastgesteld op 58,646 dagen met een + of _ van 0,005 dag.

Alhoewel Mercurius niet is verbonden met de Zon, is zijn rotatieperiode wel deels gekoppeld aan zijn omloopperiode rondom de Zon. Mercurius draait anderhalve keer rond zijn as gedurende één omloopbaan. Door deze 3:2 verhouding duurt een dag op Mercurius (tussen zonsopkomst en zonsondergang) 176 Aard-dagen.

Gedurende het lange verleden van de planeet kan het zijn dat de rotatieperiode sneller is geweest. Wetenschappers speculeren dat de rotatieperiode misschien wel eens 8 uur is geweest maar dat dit door de Zon dusdanig is beïnvloed dat de rotatie nu langzamer is. Een model laat zien dat zulke afname in snelheid 10 miljard jaar zou duren en dat de binnenste temperatuur hiermee zou toenemen met 100 graden.

Het oppervlak
De meeste onderzoeksresultaten van Mercurius zijn afkomstig van het ruimtevaartuig Marinier 10. Dit vaartuig is op 3 november 1973 gelanceerd om vervolgens op 29 maart 1974 op een afstand van 705 kilometer van het oppervlak de planeet te passeren. Op 21 september 1974 vloog de Marinier 10 voor de tweede maal langs Mercurius en op 16 maart 1975 voor de derde maal. Gedurende deze bezoeken zijn er meer dan 2.700 foto’s gemaakt die 45 % van het oppervlak van Mercurius beslaan.

Tot op de dag van vandaag verwachtten bezoekers niet dat Mercurius een magnetisch veld zou hebben. De gedachte hierachter is omdat Mercurius zo klein is en dat de kern waarschijnlijk al lang geleden gestold zou zijn. De aanwezigheid van een magnetisch veld wijst erop de de planeet een ijzeren kern heeft en dat het op zijn minst nog deels gesmolten is. Magnetische velden ontstaan door de rotatie van de vloeibare kern en is ook bekend als het dynamo-effect.

Marinier 10 liet zien dat Mercurius een magnetisch veld bevat dat maar 1 % van de kracht heeft ten opzichte het Aardse magnetisch veld. Dit magnetisch veld maakt een hoek van 7 graden met de rotatie-as van Mercurius. De bron van het magnetisch veld is onbekend. Het kan ontstaat uit een deels gesmolten ijzerkern van de planeet. Een andere bron hiervoor kan zijn de restanten van magnetisatie van de ijzerhoudende stenen die zijn gemagnetiseerd gedurende de periode dat de planeet wel een sterk magnetisch veld had in zijn jongere jaren. Toen de planeet afkoelde is een restant van de magnetisatie overgebleven.

Voordat Marinier 10 langs Mercurius vloog was al bekend dat Mercurius een hog dichtheid heeft. De dichtheid is 5,44 g/ cm3 en is hiermee vergelijkbaar met de dichtheid van de Aarde van 5,5 g/cm3. Als Mercurius op de plaats zou staan van de Aarde dan zou de dichtheid slechts 4,0 g/cm3 zijn. De hoge dichtheid die de planeet nu heeft duidt op het feit dat het gewicht van de planeet voor 60 tot 70 procent bestaat uit het gewicht van metalen. Dit geeft een kerndiameter die 75% is van de totale diameter van de planeet. De volume van de kern is daarnaast 42 % van de totale volume.

Oppervlak van Mercurius

Het oppervlak van Mercurius gefotografeerd door de Mariner-10

De afbeeldingen die terugkwamen van de Marnier 10 gaven een beeld van een wereld die vergelijkbaar is met de maan. Het is bezaaid met kraters, bevat enorme bekkens en vele lavastromen. De kraters variëren in omvang van 100 meter ( het kleinste detail dat de Marinier 10 kon laten zien) tot 1.300 kilometer. De kraters variëren in stadium. Sommige zijn vrij jong met scherpe randen en heldere ringen die hiervan afkomstig zijn. Andere zijn erg vervallen met randen die zijn afgerond door het bombardement van meteorieten. De grootste krater op Mercurius is de ‘Colaris basin’. Een bassin of bekken is door Hartman en Kuiper (1962) omschreven als een ‘grote cirkelvormige depressie met opvallende concentrische ringen en straalsgewijze (karakter)trekken’. Andere zeggen gewoon dat als een krater groter is dan 200 kilometer dan men dan met een bekken te maken heeft.

De ‘Colaris basin’ heeft een diameter van 1.300 kilometer en is waarschijnlijk veroorzaakt door een projectiel met een afmeting van rond de 100 kilometer. De inslag produceerde concentrische berg-ringen van drie kilometer hoog, over een gebied van 600 tot 600 kilometer van het planeetoppervlak.

(Een ander goed voorbeeld van een bekken met concentrische ringen is de ‘Valhalla regio’ op de Jupitermaan Callisto) De seismische golven die ontstonden door de Caloris inslag kwamen bij elkaar aan de achterzijde van de planeet en zorgen hier voor een chaotisch terrein. Na de inslag is de krater deels gevuld met lavastromen. Zie de afbeelding om een beeld te krijgen van de omvang van de inslag.

Het ontstaan

Opname van Mercurius gemaakt door de Mariner-10

Mercurius is gemarkeerd met grote kliffen die zijn gevormd toen Mercurius een paar kilometer in omvang is gekrompen. Deze krimping zorgde voor een rimpelige korst met hoogteverschillen van enkele kilometers in hoogte en vele kilometers in lengte.

De meerderheid van het oppervlak is bedekt met vlakten. Veel van deze vlakten zijn oud en zwaar bezaaid met kraters maar sommige vlakten zijn minder beschadigd door kraters. Onderzoekers hebben deze vlakten geclassificeerd als interne-krater-vlakken en gladde vlakken. Deze interne-krater-vlakken zijn minder bezaaid met kraters en zijn minder dan 15 kilometer in doorsnede. Deze vlakten zijn waarschijnlijk gevormd door lava die het onderliggende terrein heeft bedekt. Hoe gladder de vlakken hoe jonger ze zijn, deze kan men onder andere vinden rondom de Caloris bekken. In sommige gebieden is te zien dat lava de kraters vult.

Het ontstaan van Mercurius is te vergelijken met dat van de Aarde. De planeten zijn zo’n 4,5 miljard jaar geleden gevormd. Dit was een tijd van intensieve bombardementen voor de planeten terwijl ze alsmaar materiaal opnamen die nog wat overgebleven van de nevel waaruit ze zijn ontstaan. Vroeg in dit stadium bestond Mercurius waarschijnlijk al uit een dichte ijzeren kern en een kost van silicaat. Na de bombardementenperiode stroomde lava over het oppervlak en werd de oude korst bedekt. Op dit moment was het meeste afval in de ruimte opgenomen en er volgde nu een relatieve rustige periode met kleinere inslagen. Gedurende deze periode zijn de interne-krater-vlakken ontstaan. Hierna koelde Mercurius af. De kern kromp ineens en hierdoor ontstond het nu nog aanwezig ruwe oppervlak Hierna zijn nog enkele grotere inslagen geweest die voor de zichtbare kraters hebben gezorgd. Momenteel is het oppervlak van Mercurius niet meer actief en het is het al voor vele miljoenen jaren hetzelfde.
Het lijkt erop dat Mercurius geen enkele vorm van water kan bevatten. Het heeft een geringe atmosfeer en een verzengende hitte gedurende de dag. Toch hebben onderzoekers in 1991 radiogolven af laten ketsen op Mercurius en vonden een ongewoon sterke respons op de noordpool. Deze sterke respons op de noordpool kan verklaard worden door de aanwezigheid van ijs op of net onder het oppervlak. Maar is het mogelijk dat er zich ijs bevindt op Mercurius? Omdat de rotatie van Mercurius vrijwel vlak is ten opzichte de loopbaan rondom de Zon, staat de Zon altijd net boven de horizon op de noordpool. De binnenkanten van de kraters zijn dus nooit blootgesteld aan de Zon en onderzoekers verwachten dat de temperatuur hier niet boven de –161 ˚C uitkomt. Deze vriestemperatuur kan water vasthouden dan van binnenuit uit de planeet naar boven is gekomen. Daarnaast kan het ijs vasthouden dat naar de planeet is gebracht door meteorietinslagen. Deze ijsopslag is wellicht bedekt met een laag stof maar kan evengoed sterke radarsignalen terugkaatsen.

Algemene gegevens
In onderstaande tabel zijn enkele algemene gegevens over Mercurius geplaatst.

Tabel met algemene gegevens over Mercurius