Merkury skurczył się bardziej, niż sądzili naukowcy. Ślady mogły zostać zasypane

Merkury nie kurczy się gwałtownie na naszych oczach. Proces trwa od miliardów lat i jest związany ze stygnięciem wnętrza planety. Nowe badanie nie opisuje więc nagłego zmniejszenia jej rozmiarów, lecz koryguje wcześniejsze szacunki na podstawie dokładniejszej analizy powierzchni.

Pracami kierował Gaku Nishiyama z Uniwersytetu Hokkaido. W badaniu uczestniczyli również naukowcy z Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki DLR oraz Uniwersytetu Tokijskiego. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie „Geophysical Research Letters”.

Temat opisał także Marek Kwiatkowski w serwisie Conowego.pl.

Merkury marszczy się podczas stygnięcia

Kiedy wnętrze skalistej planety traci ciepło, zajmujące je materiały stopniowo zmniejszają swoją objętość. Zewnętrzna skorupa musi dostosować się do coraz mniejszego wnętrza, dlatego jest ściskana, pęka i fałduje się.

Na powierzchni Merkurego powstawały w ten sposób długie grzbiety, uskoki i strome skarpy. Naukowcy określają je jako struktury skracające, ponieważ są rezultatem ściskania i skracania skorupy.

Proces można w uproszczeniu porównać do wysychającego owocu. Kiedy jego wnętrze traci objętość, skórka zaczyna się marszczyć. Na Merkurym podobne „zmarszczki” osiągają jednak rozmiary liczone w dziesiątkach lub setkach kilometrów.

Mapując takie struktury, badacze próbują obliczyć, o ile od czasu uformowania się planety zmniejszył się jej promień. Problem polega na tym, że nie wszystkie ślady są obecnie widoczne.

Chropowaty teren ukrywa część uskoków

Zespół Gaku Nishiyamy porównał globalną mapę chropowatości powierzchni Merkurego z rozmieszczeniem struktur powstałych wskutek ściskania skorupy. Okazało się, że uskoki i skarpy znacznie częściej można rozpoznać na obszarach stosunkowo gładkich.

Na terenach bardziej nierównych podobnych struktur jest wyraźnie mniej. Naukowcy nie uznali jednak, że w tych miejscach skorupa się nie kurczyła. Ich zdaniem część geologicznego zapisu mogła zostać zasłonięta przez młodsze formacje powierzchniowe.

Szczególne znaczenie mają okolice dużych kraterów. Podczas uderzenia asteroidy lub komety ogromna ilość skał zostaje wyrzucona ponad powierzchnię, a następnie opada wokół miejsca zderzenia. Powstaje warstwa nieregularnych osadów nazywana materią wyrzutową lub ejektą.

Taki materiał może przykrywać starsze uskoki i grzbiety. Jeżeli nie są one widoczne na zdjęciach, nie trafiają na mapy wykorzystywane do obliczania skali kurczenia się planety.

Krater Rachmaninow dostarczył ważnej wskazówki

Wyraźny przykład badacze zauważyli w pobliżu krateru Rachmaninow. Na obszarach pokrytych chropowatą materią wyrzutową rozpoznano mniej struktur związanych ze ściskaniem skorupy. Im bliżej krateru, tym stawały się one trudniejsze do zauważenia.

Zdaniem zespołu nie musi to oznaczać, że uskoki nigdy tam nie powstały. Mogły być starsze od samego krateru, a następnie zostać zasypane skałami wyrzuconymi podczas zderzenia.

Autorzy badania założyli więc, że dotychczasowe mapy powierzchni nie pokazują kompletnego zapisu geologicznego. Następnie opracowali korektę uwzględniającą zależność między chropowatością terenu a liczbą widocznych struktur.

Promień planety mógł zmniejszyć się o ponad 11 kilometrów

Po zastosowaniu nowej metody szacowana kontrakcja promienia Merkurego wzrosła z około 8,3 do 11,6 kilometra. Oznaczałoby to zmniejszenie średnicy planety o ponad 23 kilometry.

Nie należy tego jednak interpretować jako utraty 10-30 proc. całego rozmiaru Merkurego. Planeta ma około 4880 kilometrów średnicy. Wskazane 10-30 proc. odnosi się do różnicy między starymi i skorygowanymi szacunkami kontrakcji, a nie do średnicy globu.

Autorzy publikacji zaznaczają ponadto, że nawet wynik 11,6 kilometra może nie przedstawiać pełnej skali procesu. Część struktur nadal może być niewidoczna, a nie wszystkie elementy geologicznego zapisu da się jednoznacznie rozpoznać na dostępnych mapach. W publikacji naukowej badacze ostrożnie wskazują, że kontrakcja promienia była większa niż 6,9 kilometra, a przy określonych założeniach mogła przekroczyć 11,6 kilometra.

Wyniki mówią wiele o wnętrzu Merkurego

Ustalenie skali kurczenia się planety pomaga odtworzyć historię jej wnętrza. Im większa kontrakcja, tym więcej ciepła Merkury musiał utracić od momentu powstania.

Nowe dane mogą więc wpływać na modele opisujące budowę płaszcza i ogromnego metalicznego jądra planety. Merkury wyróżnia się na tle innych skalistych globów właśnie wyjątkowo dużym jądrem, które zajmuje znaczną część jego wnętrza.

Badanie może mieć znaczenie również dla analiz Księżyca i innych ciał niebieskich. Jeżeli chropowate osady ukrywają stare uskoki na Merkurym, podobne niedoszacowanie może występować także na powierzchniach innych globów intensywnie bombardowanych w przeszłości przez asteroidy.

Misja BepiColombo dokładniej zbada powierzchnię

Dodatkowych danych ma dostarczyć BepiColombo, wspólna misja Europejskiej Agencji Kosmicznej i japońskiej agencji JAXA. Na pokładzie sondy znajduje się między innymi wysokościomierz laserowy BELA.

Instrument będzie wysyłał impulsy laserowe w kierunku powierzchni, a następnie mierzył czas ich powrotu. Na tej podstawie powstanie dokładny model ukształtowania Merkurego. ESA wskazuje, że BELA ma badać kształt planety, jej topografię oraz morfologię powierzchni.

Dokładniejsze pomiary mogą pomóc w rozpoznaniu struktur, których nie udało się dostrzec na wcześniejszych zdjęciach i mapach. Pozwolą również sprawdzić, jak często ślady dawnej aktywności tektonicznej są przykrywane przez materiał pochodzący z młodszych kraterów.

Nowe badanie nie oznacza zatem, że Merkury zaczął nagle znikać. Pokazuje natomiast, że geologiczna historia najmniejszej planety była bardziej intensywna, niż dotychczas przypuszczano. Jej powierzchnia nadal skrywa ślady wielkiego stygnięcia i kurczenia, które rozpoczęło się miliardy lat temu.