Опаленный Солнцем Меркурий
Меркурий - планета, ближайшая к Солнцу. Среднее расстояние от Меркурия до Солнца всего лишь 58 млн. км. Орбита Земли примерно в 3 раза больше. Это означает, что угловой диаметр Солнца, который при наблюдении с Земли кажется равным 0,5°, при наблюдении с Меркурия составил бы около 1,5°. Вследствие такого трехкратного увеличения видимого диаметра площадь поверхности Солнца, наблюдаемого на небе Меркурия, оказывается в 9 раз больше, чем площадь, которую оно занимает на небе Земли. Следовательно, на покрытую кратерами поверхность Меркурия падает в 9 раз больше солнечного света, чем на поверхность Земли. А в отличие от нашей планеты Меркурий не имеет атмосферы, которая защищала бы его от палящих солнечных лучей. Под обжигающим полуденным Солнцем свинец и олово на Меркурии должны выплавляться из пород и собираться в сверкающие лужи или растекаться по планете тонкими серебристыми потоками. Это одно из самых жарких мест в Солнечной системе-безмолвный, безвоздушный ад, где всецело господствует гигантское Солнце, висящее на черном как смоль небе. Близость Меркурия к Солнцу приводит к тому, что эту планету исключительно трудно наблюдать. Действительно, многим астрономам-профессионалам не удавалось даже мельком увидеть эту крошечную планету. Хотя Меркурий часто бывает очень ярок (иногда он не уступает по яркости Сириусу-самой яркой звезде на нашем небе), его блеск теряется в голубых и ярко-розовых красках рассвета или в вечерних сумерках.
Меркурий расположен на небе не далее 28° от Солнца. Это означает, что в лучшем случае Меркурий восходит (на небе Земли) на востоке за 1,5 ч до восхода Солнца или заходит на западе через 1,5 ч после его захода. Поэтому планета всегда прячется в сумеречном освещении.
Орбита Меркурия некруговая. Хотя на первый взгляд она выглядит примерно круговой, в действительности это наиболее вытянутая эллиптическая орбита по сравнению с орбитами других планет Солнечной системы; исключением является лишь орбита Плутона. В перигелии расстояние от Меркурия до Солнца составляет всего 46 млн. км, а в афелии оно равно примерно 70 млн. км. Подобное различие расстояний существенно, поскольку Меркурий делает полный оборот по орбите всего за 88 суток.
Меркурий - самая малая (после Плутона) планета в Солнечной системе. Диаметр Меркурия равен всего 4880 км, так что эта планета лишь немногим больше Луны. А два спутника Юпитера, один-Сатурна и один-Нептуна, даже несколько превосходят Меркурий по размерам.
Небольшая величина Меркурия и его постоянная близость к Солнцу делают эту планету очень трудным объектом для изучения с Земли. На нем приведены два снимка-это одни из лучших фотографий Меркурия, полученных когда-либо астрономами с Земли; но на них можно различить только несколько очень смутных пятен.
Внимательно наблюдая эти туманные пятна на поверхности планеты, астрономы XIX в. пытались определить период вращения Меркурия. В 1889 г. после семи лет наблюдений планеты Джованни Скиапарелли (который составил первые пространные карты Марса) объявил, что «Меркурий совершает только одно вращение вокруг оси за время полного обращения вокруг Солнца». Другими словами, как и Луна, которая всегда обращена к Земле одной и той же стороной, Меркурий будто бы обращен одной и той же стороной к Солнцу. Это означало бы, что на одной стороне Меркурия царит вечный знойный день, а другая его сторона навсегда погружена в холодную ночь.
Скиапарелли ошибся. Но Меркурий так трудно наблюдать, что никто даже не заподозрил ошибки до середины 60-х годов XX столетия. Синхронность вращения Меркурия, столь уверенно провозглашенная Скиапарелли, слепо принималась за истину; связанные с этим мифы и фантазии изобиловали в популярной и научной литературе.
В 1962 г. группа астрономов Мичиганского университета тщательно наблюдала Меркурий при помощи радиотелескопа. Измеряя радиоволновое излучение планеты, они надеялись определить температуру ее поверхности.
Однако к своему большому удивлению астрономы обнаружили также радиоизлучение от темной ночной стороны Меркурия. Они же, конечно, ожидали интенсивного радиоизлучения только от горячих, освещенных Солнцем областей планеты. Но если исходить из того, что темная сторона никогда не была обращена к Солнцу, температура пород там должна быть очень близка к. абсолютному нулю, а в таком случае ни о каком излучении не могло быть даже речи.
Объяснить результаты этих наблюдений можно, только предположив, что Меркурий не вращается синхронно и поэтому одна сторона его не погружена в вечную ночь. Но представления Скиапарелли так прочно укоренились, что изыскивались другие объяснения. Астрономы начали говорить об атмосфере вокруг Меркурия, которая могла бы обеспечить перенос тепла от дневного полушария планеты к ночному. Все это было полнейшим вымыслом.
В 1965 г. Ральф Дайс и Гордон Петтинджилл произвели радиолокацию Меркурия, использовав гигантский радиотелескоп обсерватории в Аресибо (Пуэрто-Рико). Проанализировав отраженные сигналы, они пришли к выводу, что Меркурий не обращен одной и той же стороной к Солнцу. Радиолокационные наблюдения ясно показали, что Меркурий вращается вокруг своей оси с периодом 59 суток.
Вслед за этим важным открытием выдающийся итальянский астроном Джузеппе Коломбо заметил, что, как оказывается, период вращения Меркурия вокруг оси (59 суток) составляет две трети от периода обращения Меркурия вокруг Солнца (88 суток). Другими словами, вместо зависимости по Скиапарелли между названными периодами 1 :1 (при которой «день» и «год» на Меркурии равны 88 земным суткам) должна быть зависимость 2:3. В соответствии с этим Коломбо постулировал, что меркурианский день составляет точно две трети меркурианского года. Это предположение подтвердилось десять лет спустя при полете «Маринера-10». Меркурий делает три оборота вокруг своей оси за каждые два полных «рейса» вокруг Солнца. Замечательный резонанс в самом центре Солнечной системы!
Из-за близости Меркурия к Солнцу подробные сведения о планете можно было получить только при помощи космических аппаратов. Эти сведения должны были бы стать главным результатом полета «Маринера-10». За несколько коротких дней в марте 1974 г. представлялась возможность узнать о Меркурии больше, чем за всю предшествующую историю человечества.
Вскоре после полуночи 4 ноября 1973 г. громадная ракета «Атлас-Центавр» тяжело поднялась с мыса Канаверал. «Маринер-10» был выведен на орбиту по направлению к Венере. Пройдя мимо Венеры утром 5 февраля 1974 г., космический аппарат продолжал по инерции двигаться к своему основному месту назначения - Меркурию.
Затворы камер открылись, когда аппарат находился еще более чем в 5 млн. км от Меркурия. На таком огромном расстоянии изображения были немногим лучше, чем на расплывчатых фотографиях, полученных при помощи телескопов с Земли. Но в течение нескольких последующих дней «Маринер-10» находился в пределах всего лишь 756 км от безвоздушной планеты. К 29 марта 1974 г. разрешение увеличилось настолько, что стало возможно различать мелкие детали размерами до 150 м. Когда одна за другой начали приходить четкие, ясные фотографии, открылись захватывающие перспективы и невообразимые ландшафты. Меркурий на первый взгляд выглядит точно таким, как Луна!
Хотя фотографирование продолжалось в течение 10 дней, наилучшие фотографии были получены перед самым тесным сближением и сразу же после него.
Между передачами этих изображений был перерыв, когда космический аппарат проходил в тени Меркурия. Когда «Маринер-10» скользил над ночной стороной планеты, приборы на борту космического аппарата показывали низкую температуру, равную — 173°С. Полуденная же температура на планете поднимается до 427°С. Приборы «Маринера-10» не только измерили поверхностную температуру планеты, но и обнаружили у Меркурия магнитное поле. Хотя и слабое по земным нормам (земное магнитное поле приблизительно в 100 раз сильнее меркурианского), оно все же много сильнее, чем магнитные поля Венеры и Марса.
Существование у Меркурия магнитного поля свидетельствует о том, что планета должна иметь железное ядро. Только при наличии железного ядра могло бы поддерживаться постоянное общее магнитное поле планеты. Исходя из средней плотности планеты, ученые рассчитали, что диаметр железного ядра Меркурия составляет 3600 км. Гигантское железное ядро Меркурия по своим размерам равно Луне. Поскольку диаметр всей планеты составляет только 4880 км, ее железное ядро окружено мантией из пород, имеющей толщину всего 640 км.
Существование огромного железного ядра явилось одним из первых указаний на то, что Меркурий, несмотря на свой луноподобный внешний вид, сильно отличается от Луны, которая не имеет ни магнитного поля, ни железного ядра. После тщательного исследования фотографий, полученных с «Маринера-10», выявились и дополнительные различия между Луной и Меркурием.
Меркурий, как и Луна, покрыт кратерами. Но даже в этих областях, усеянных множеством кратеров, между кратерами располагаются весьма протяженные равнины. Кратеры на Меркурии обычно разделены довольно сглаженными площадками.
Это совершенно непохоже на Луну. Там, по существу, нет межкратерных равнин. Лунные области с большой плотностью кратеров (называемые лунными материками) представляют собой перекрывающиеся кратеры без каких бы то ни было ровных поверхностей между ними.
Представляется весьма вероятным, что различие в силе тяжести на поверхности Луны и Меркурия привело к различиям в структуре областей, покрытых кратерами. Луна и Меркурий практически одинаковы по размерам, но из-за гигантского железного ядра Меркурий массивнее Луны. Астрономы обычно выражают массы планет и спутников через массу Земли (а не в миллионах или триллионах тонн). В таком случае масса Меркурия составляет 1/18 массы Земли, а масса Луны - только 1/81 массы Земли. Поскольку Меркурий в 4,5 раза массивнее Луны, все тела на Меркурии тяжелее. Тяжеловес, весящий на Земле 100 кг, на Луне весил бы только 16 кг, а на Меркурии -несколько более 38 кг.
Поэтому говорят, что ускорение силы тяжести на поверхности Луны равно 0,16, а на поверхности Меркурия-0,38 (ускорение силы тяжести на поверхности Земли принято за 1).
Все кратеры на Меркурии и Луне образовались при ударах метеоритов, астероидов и других планетезималей в далеком прошлом. При сильном столкновении с каким-либо из таких межпланетных камней из области, на которую пришелся удар, вырывалось огромное количество вещества (так называемые выбросы) и разлеталось во все стороны. Но поскольку ускорение силы тяжести на поверхности Меркурия в 7/3 раза больше, чем на Луне, вещество выбросов при кратерообразующем ударе на Меркурии не разбрасывалось так далеко, как при сравнимом по силе ударе на Луне. Действительно, выбросы от удара на Меркурии покрывают площадь, составляющую только 1/6 соответствующей площади на Луне. Поэтому вторичные ударные кратеры на Меркурии тесно группируются вокруг первичного ударного кратера, а на Луне они занимают в шесть раз большую площадь. Это означает, что равнины, существовавшие на Меркурии до образования кратеров, не уничтожались там до конца. Действительно, на Меркурии между кратерами еще видны древние равнины.
Внимательно исследуя фотографии, полученные «Ма-ринером-10», геологи заметили еще одно существенное различие между Меркурием и Луной: по всей планете встречаются крутые уступы с мелкими зубцами, обычно высотой 1-2 км и длиной в несколько сотен километров.
С первого взгляда уступы трудно заметить. Полагают, что уступы - это гигантские складки, образовавшиеся в коре Меркурия в процессе остывания и сжатия ядра планеты. Никаких подобных образований на Луне не обнаружено.
Хотя нетренированному глазу увидеть уступы довольно трудно, в отношении Бассейна Калорис невозможно ошибиться. Бассейн Калорис - это самое крупное одиночное образование, обнаруженное при помощи «Маринеpa-10». Этот бассейн, диаметром в 1300 км, окружен горами, поднимающимися на 2 км над окружающими равнинами. К сожалению, во время пролета космического аппарата половина этого удивительного образования была скрыта в ночной тени.
Бассейн Калорис (от латинского «горячий») получил свое название потому, что каждые два меркурианских года он оказывается в подсолнечной точке, когда планета находится в перигелии. Другими словами, каждые 176 дней, когда Меркурий ближе всего подходит к Солнцу, светило оказывается в зените над Бассейном Калорис. Таким образом, при каждом втором обращении планеты вокруг Солнца Бассейн Калорис становится самым жарким местом на планете.
Бассейн Калорис-явно обширное ударное образование. В конце эпохи кратерообразования, приблизительно 3-4 млрд. лет назад, огромный астероид-возможно, самый большой из всех когда-либо ударявшихся о поверхность Меркурия-обрушился на планету. В отличие от прежних ударов, которые только покрывали поверхность Меркурия «оспинами», это сильное столкновение вызвало разрыв мантии до самых расплавленных недр планеты. Оттуда хлынула огромная масса лавы и затопила гигантский кратер. Затем лава застыла и затвердела, но «волны» на море расплавленной породы сохранились навечно.
По-видимому, удар, потрясший планету и приведший к образованию Бассейна Калорис, оказал значительное воздействие и на некоторые другие области Меркурия. Диаметрально противоположно Бассейну Калорис (т. е. точно на противоположной от него стороне планеты) расположена волнообразная область необычного вида. Эта территория, показанная на рис. 18, покрыта тысячами тесно расположенных глыбообразных холмов высотой 0,25-2 км. Естественно предположить, что мощные сейсмические волны, возникшие при ударе, образовавшем Бассейн Калорис, пройдя по планете, сфокусировались на другой ее стороне. Грунт вибрировал и сотрясался с такой силой, что тысячи гор высотой более километра поднялись буквально за считанные секунды.
Это, по-видимому, было самое катастрофическое событие за всю историю планеты.
30 марта 1974 г. камеры на борту «Маринера-10» были отключены - аппарат быстро удалялся от планеты.
Полет его продолжался. Человечество получило сотни и сотни захватывающих фотографий невообразимого необитаемого ландшафта, который до этого не видело ни одно живое существо во Вселенной.
Четырьмя годами раньше, когда полет «Маринера-10» еще только планировался, Джузеппе Коломбо заинтересовался, по какой орбите будет двигаться космический аппарат вокруг Солнца после того, как он покинет окрестности Меркурия. Коломбо установил, что «Ма-ринер-10» в конце концов должен перейти на сильно вытянутую эллиптическую орбиту, делая один оборот вокруг Солнца за 176 суток. Но ведь это точно два меркурианских года! Следовательно, «Маринер-10» должен возвращаться к Меркурию каждые 176 суток. Возможна вторая встреча. И третья.
Во второй раз «Маринер-10» пролетел мимо Меркурия 21 сентября 1974 г. Было получено еще около 2000 фотографий, включая показанные на рис. 17. Днем 16 марта 1975 г. «Маринер-10» снова пронесся над поверхностью планеты (на этот раз совсем близко - на расстоянии всего 300 км) и опять передал на Землю множество фотографий. Но никаких новых деталей на сей раз не было замечено.
«Маринер-10» возвращается к Меркурию каждые два года. Напомним, что два меркурианских года точно равны трем суткам на Меркурии. Поэтому всякий раз, когда «Маринер-10» возвращается к Меркурию, планета успевает повернуться вокруг оси точно три раза. Это означает, что при каждом пролете аппарата мимо планеты к Солнцу обращены одни и те же ее кратеры и равнины, так что вид планеты при каждом пролете по существу не меняется.
«Маринер-10» обозрел половину планеты. После третьего пролета топлива осталось уже недостаточно, чтобы удерживать космический аппарат от произвольного кувыркания. Но «Маринер-10» продолжает возвращаться к Меркурию каждые 176 дней. И всякий раз, через два меркурианских года, одни и те же кратеры, равнины и бассейны предстают перед невидящими механическими глазами, когда космический аппарат беспомощно движется по своей вечной орбите.
|
|
Читайте в рубрике «Планета Меркурий»: |