Čudesni planet Merkur

Ovo čudesno nebesko tijelo do današnjeg dana je jedno od najmanje istraženih planeta, te tako i dalje čuva neke neotkrivene misterije.

Merkurov sjeverni pol i mjesta na kojima se nalazi vodeni led. © Ljubaznošću: NASA
Članak
0Komentari
Broj otvaranja9606

Merkur je najmanji planet Sunčeva sustava, a ujedno i najbliži našoj matičnoj zvijezdi. Na prvi pogled čini se poput našega Mjeseca, beživotno kameno tijelo izbrazdano nebrojenim kraterima i pomalo nezanimljivo. No, ovo čudesno nebesko tijelo do današnjeg dana je jedno od najmanje istraženih planeta, te tako i dalje čuva neke neotkrivene misterije koji i dalje golicaju maštu mnogih astronoma diljem svijeta.


Messengerov snimak Merkura. © Ljubaznošću: NASA
Za vrijeme drevnih Sumerana (3. tisućljeće prije Krista), planet Merkur je bilježen kao dva različita nebeska objekta, odnosno jutarnja i večernja zvijezda. No, nešto kasnije Grci su uvidjeli da se radi o istome objektu; filozof Heraklit je čak vjerovao da Merkur i Venera kruže oko Sunca, a ne Zemlje. U rimskoj mitologiji, Merkur je bio bog trgovine i putovanja, te glasnik bogova, stoga je planetu dodijeljeno ovo ime upravo zbog njegova brzog kretanja po nebu.

Merkurove karakteristike

Nakon što je 2006. godine Pluton izgubio status planeta Sunčeva sustava, Merkur je postao nositelj najizduženije planetarne orbite Sunčeva sustava! Naime, u položaju perihela udaljenost od Sunca iznosi 46 milijuna km, dok u afelu iznosi 69,8 milijuna km, tako da je ekscentričnost putanje čak 0,2056 (12 puta veća od Zemljine). Putanja Merkura poslužila je i za dokazivanje Einsteinove teorije relativnosti. Naime, uslijed utjecaja ostalih planeta, perihel Merkura se pomiče za 1,55º svakih sto godina, što je 0,012º više nego što se očekivalo. 1915. godine Albert Einstein je to objasnio zakrivljenošću prostora u blizini Sunca, te precizno izračunao predviđenu veličinu pomaka perihela. Time se rasplinula i teorija o postojanju čudnovatog planeta Vulkana, koji bi kružio putanjom još bližoj Suncu nego Merkur.

Nagib planeta u odnosu na putanju od 7º je relativno malen, tako da Merkur nema značajnijih godišnjih doba, pa stoga krateri u polarnim područjima nisu nikad obasjani Sunčevom svjetlošću, te su u trajnom mraku i hladnoći. Obzirom da je putanja Merkura unutar Zemljine, ovaj planet, poput Venere i našega Mjeseca, također pokazuje faze obasjanosti svoga diska. Jedna rotacija oko vlastite osi, odnosno jedan "dan", na Merkuru traje oko 59 zemaljskih dana, dok je za okret oko Sunca potrebno tek nešto više, točnije 88 dana.

Merkurov Spider krater. © Ljubaznošću: NASA
Kad sva nabrojena gibanja smjestimo u stvaran prostor i vrijeme, dobivamo situaciju u kojoj Sunce na Merkuru izlazi na istoku, zatim postupno usporava dok se konačno ne zaustavi, potom se kreće natrag prema istoku i zatim opet okreće prema zapadu dok ne zađe za zapadni obzor. Tijekom tog perioda prividna veličina Sunčeva diska raste od istočnog horizonta do položaja zenita, nakon čega veličina ponovno opada sve do njegova zalaska. Cijeli Sunčev ples traje dvostruko više od Merkurove godine, odnosno 176 zemaljskih dana. S promjerom od 4 878 km i masom od 3,301 x 1023 kg (5,5% mase Zemlje), Merkur je ujedno i najmanji planet Sunčeva sustava, što ga po dimenzijama čini usporedivijim s većim prirodnim satelitima (primjerice Ganimedom, Titanom ili Mjesecom), nego ostalim planetima.

Merkur je najbliži planet Suncu, i pripada terestričkoj skupini planeta, koje obilježavaju središnja metalna (uglavnom metalna) kora okružena silikatnom korom. Relativno velika gustoća Merkura (5,427 g/cm3, gotovo jednaka Zemljinoj) upućuje na metalnu jezgru, sastavljenu većinom od željeza. Promjer kore čini čak 75% promjera planeta i najveći je u Sunčevu sustavu. Nedavna radarska promatranja sa Zemlje su potvrdila da je barem dio te kore u tekućem stanju, pa tako i najmanje detektirane varijacije u rotaciji Merkura pokazuju velike amplitude zbog razdvajanja između čvrstog plašta i tekuće jezgre.

I dalje ostaje veliko pitanje strukture same jezgre. Obzirom na visoku točku taljenja, jezgra od čistoga željeza bi danas bila u potpunosti u krutom stanju. No, ako su još neki elementi (poput sumpora) prisutni unutar kore, makar i u vrlo malim količinama, tada je točka taljenja znatno niža i veća je mogućnost da, nakon procesa hlađenja planeta, kora ostane tekuća. Tijekom hlađenja unutrašnjeg dijela plašta posljednjih milijardu godina, sve vulkanske erupcije i tokovi lave su prestale, tako da je sada Merkur nesumnjivo tektonski neaktivan. Plašt i tanka kora sastavljeni su od silikatnog minerala anortozita, slično planinskim predjelima našega Mjeseca.

Za razliku od ostalih planeta, čini se da je gotovo svo željezo Merkura smješteno u jezgri, koja stvara dipolarno magnetsko polje jačine oko 1% Zemljinoga, odnosno prosječno oko 300 nT. Oblik magnetskog polja sličan je Zemljinome. Za razliku od Merkura, na Veneri, Marsu i Mjesecu nisu pronađena slična unutrašnja magnetska polja, premda na Marsu i Mjesecu postoje lokalna magnetska polja smještena uz određene stjenovite taloge. Jedine dvije istraživačke letjelice koje su dosad promatrale Merkur (Mariner 10 i MESSENGER) dokazale su postojanje globalnog magnetskog polja, no još postoje mnoga neodgovorena pitanja vezana uz konkretnu snagu i izvor polja, kao i međudjelovanje Sunca i samoga polja.

Prikaz Marinera 10 u orbiti oko Merkura. Snimak Merkura načinjen je letjelicom Messenger 2011. godine.
© Ljubaznošću: NASA
Na osvijetljenoj strani Merkura, temperatura površine doseže i 430ºC, dok u mračnim kraterima polarnih krajeva se može spustiti i do -180ºC, što je prilično impozantno obzirom na veliku blizinu užarenoga Sunca.
Merkur obavija vrlo razrijeđena atmosfera, koju uglavnom čine čestice pristigle Sunčevim vjetrom ili zagrijavanjem površinskih stijena. Uglavnom su to atomi kisika (52%) i natrija (39%), te nešto helija (8%), kalija i ostalih plinova (1%). Gubitak i nastajanje atmosferskih plinova je prilično dinamičan proces, tako da sastav atmosfere s vremenom zna drastično varirati. Obzirom da molekule imaju manje energije za eventualni bijeg s planeta, gustoća plinova je uvijek veća na noćnoj strani planeta nego onoj osunčanoj.

Površina Merkura prilično je slična Mjesečevoj; pustinja prekrivena brojnim kraterima, ali i bazenima nastalih hlađenjem lave u ranom razdoblju formiranja planeta. Kako je površinska gravitacija dvostruko veća od one na Mjesecu, sloj izbačenog materijala je nešto deblji i nalazi se bliže matičnom krateru. Oni veći meteoritski udari stvorili su višeprstenaste bazene, a najveći (također i u cijelome Sunčevu sustavu) je Planitia Caloris - Dolina vrućine, promjera 1500 kilometara i dubine oko 2 km. Takvo ime je zaslužila zato jer je to jedno od dva najtoplija mjesta na planetu, odnosno koja su okrenuta prema Suncu tijekom perihela.

Caloris basin na Merkuru. Snimio Messenger. © Ljubaznošću: NASA
Na suprotnoj strani planeta od bazena Caloris nalazi se neobično terensko područje grebenskih sustava visokih do 1,8 km i širokih 5-10 km, a koje su stvorili udarni valovi nastali upravo od sudara s tim velikim tijelom procijenjenog promjera oko 100 km. Uz područja izbrazdana kraterima, Merkur sadrži i područja glatkih dolina, nastale pradavnom vulkanskom aktivnošću ili razmještanjem mase izbačene u kraterskim udarima. Gotovo svim kraterima dodijeljena su imena prema poznatim svjetskim umjetnicima i glazbenicima (primjerice Michelangelo, Beethoven, Tolstoj, Dickens, Lennon), dok su imena ravnica dana prema nazivu za planet Merkur na različitim jezicima (Budh Planitia - svahili, Suisei Planitia - japanski, Tir Planitia - staronordijski itd.). Zanimljivo je spomenuti i da su imena dolina dana po poznatim svjetskim teleskopima (Arecibo, Goldstone, Haystack...).

Istraživanje Merkura svemirskim letjelicama

Kao što smo prethodno već spomenuli, tek su dvije svemirske letjelice istraživale planet Merkur, i to NASA-ine Mariner 10 (lansiran u studenome 1973. godine), te MESSENGER (lansiran u kolovozu 2004. godine). Prvospomenuti je bio pionir u korištenju gravitacije jednog planeta (u ovom slučaju Venere) za dostizanje drugoga, nakon čega se ova tehnika uvelike koristila za mnoge druge planetarne misije. Također, ovo je prva letjelica koja je posjetila više od jednoga planeta, te prva koja je koristila Sunčev vjetar za orijentaciju tijekom svoga leta. Tijekom svoja 3 preleta, Mariner 10 je uspješno fotografirao 45% Merkurove površine i izmjerio važne podatke vezane uz magnetsko polje i temperaturu ovoga planeta.

Messenger u Merkurovoj orbiti. © Ljubaznošću: NASA
MESSENGER (MErcury Surface Space ENvironment, GEochemistry and Ranging) je stigao u blizinu Merkura u tijekom ožujka 2011. godine, i od tada je poslao neke vrlo vrijedne podatke i otkrio brojne znanstvene tajne vezane uz ovaj maleni planet. Prvo veliko otkriće jest postojanje organskih tvari i vodenog leda (ponegdje debelog i do 20 metara), zatim iznimno velik udio željezne jezgre (85%) u odnosu na ukupan volumen planeta, promjene u sastavu atmosfere u odnosu na udaljenost od Sunca (posebice kalcija, magnezija i natrija), velik udio sumpora na površini planeta (deseterostruko više nego u slučaju Zemlje i Marsa), te različit raspored silnica magnetskog polja na sjevernom i južnom polu.

Ilustracija letjelice BepiColombo. © Ljubaznošću: ESA
Prva ESA-ina misija prema Merkuru BepiColombo (u suradnji s japanskom agencijom JAXA) već je trebala biti započeta prije nekoliko godina, no lansiranje se planira tek za srpanj 2016. godine, a dolazak do Merkura u siječnju 2024. godine. Ime je dano prema talijanskom astronomu Giuseppeu Colombu (1920 – 1984), koji je objasnio Merkurovu trostruku rotaciju unutar perioda od dvije revolucije oko Sunca, te je imao značajnu ulogu u korištenju Venerine gravitacije pri preletima Marinera 10. Tijekom godine dana rada (uz mogućnost produljenja misije za još jednu godinu), istraživat će se dinamika magnetosfere i egzosfere, polarni krateri koji sadrže vodeni led i sumpor, moguće tektonske aktivnosti, karakteristike velike željezne jezgre i slično. Misija se sastoji od planetarnog (Mercury Planetary Orbiter - MPO) i magnetosferskog orbitera (Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), koji zajedno sadržavaju 16 različitih znanstvenih instrumenata (kamere, spektrometri, magnetometri, analizatori čestica i plazme itd.).

Promatranje Merkura

Planet Merkur, kao najmanji i najbliži Suncu, ne obećava lagana i povoljna promatranja sa Zemlje, no treba iskoristiti svaku priliku i okušati se makar na kratko vrijeme baciti pogled na ovaj zanimljiv nebeski objekt. Zbog svoje stalne prividne blizine Suncu, mnogi poznati astronomi tijekom povijesti nisu uspjeli uočiti ovaj planet. Tako se govori da je i slavni Nikola Kopernik navodno na samrti izjavio da mu je jedino žao što nikad nije vidio Merkur. Ova priča je potekla iz njegova djela "De Revolutionibus Orbium Coelestium" ("O kretanju nebeskih sfera") gdje raspravlja kako su mjerenja kretanja Merkura obavljali oni koji su imali jasnije nebo bez magli, koje često prevladavaju u njegovu rodnom kraju, odnosno okolici donjeg toka poljske rijeke Visle.

Krateri koji sadrže zaleđenu vodu na Merkurovom sjevernom polu. © Ljubaznošću: NASA / Johns Hopkins University
Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington
Planet Merkur možemo pronaći tijekom sumraka ili zore, nikad ne stvarajući značajniju kutnu udaljenost (elongaciju) od Sunca. Naravno, treba biti oprezan i imati na umu da Merkur ne promatramo teleskopom ili dalekozorom najmanje 20-30 minuta nakon zalaska ili prije izlaska Sunca, kako ne bi oštetili svoj vid! Obzirom na veliku ekscentričnost Merkurove putanje, elongacija varira između maksimalnih 28º tijekom afela (točka najveće udaljenosti od Sunca) i minimalnih 18º tijekom perihela (točka najmanje udaljenosti od Sunca). To istovremeno znači da će promatranje ovog planeta vrlo često podrazumijeva i gledanje kroz deblji sloj Zemljine nestalne atmosfere (čak 10 puta deblji nego da ga gledamo u zenitu!), što dovodi do nešto mutnijeg i nestalnijeg pogleda. Čak i promatračke letjelice u Zemljinoj orbiti, poput teleskopa Hubble, su ograničene visokom osjetljivošću svojih instrumenata, te ne mogu pratiti ovakvu vrstu svemirskih objekata.

Stoga je najbolje vrijeme za promatranje Merkura iz umjerenih područja Europe, dakle i Hrvatske, tijekom povoljnih proljetnih istočnih maksimalnih elongacija ili jesenskih zapadnih elongacija na jutarnjem nebu. Tako možemo spomenuti odličnu istočnu elongaciju 21. rujna 2014. (26,3º) i zapadnu elongaciju 24. veljače 2015. (26,3º), te nešto manje atraktivne elongacije (istočna 1. studenoga 2014., i zapadna 14. siječnja 2015.), obje 18,2º. Kako je putanja Merkura bliža Suncu nego Zemljina, ovaj planet, poput Venere, pokazuje različite faze osvijetljenosti svoga diska. Pri gornjoj konjunkciji prikazuje se tanak srpasti oblik velikog prividnog polumjera, dok pri donjoj konjunkciji disk je potpuno osvijetljen, ali je prividni polumjer najmanji. Pri maksimalnoj elongaciji osvijetljena je istočna ili zapadna polovica diska, ovisno o tome da li se planet pojavljuje "ispred" ili "nakon" Sunca. Magnitude se ne mijenjaju u nekom značajnijem iznosu; uglavnom govorimo o magnitudi između -0,3 i +0,7. Najveću magnitudu Merkur postiže u položaju kad je disk osvijetljen oko 75%. Prividni kutni promjer Merkura pak može varirati između 3,49'' i 25,11''.

Planet Merkur kako ga je vidjela letjelica Messenger. © Ljubaznošću: NASA
Davno prije pojave snimanja površine Merkura izbliza, mnogi bitni podaci su dobiveni već pomoću vizualnih promatranja s površine Zemlje. Albedo Merkura, odnosno dio Sunčeve svjetlosti koji se odbija od površine, iznosi oko 0,1, što je približno jednako površini našega Mjeseca. Krivulja svjetla, od ruba osvijetljenosti diska do terminatora (granične crte između osvijetljenog i neosvijetljenog dijela diska) također podsjeća na Mjesečevu. Mjestimične promjene u albedu na Merkuru nisu toliko izražene kao na Mjesecu, zato jer ovdje ne nalazimo tako značajnu izmjenu tamnih dolina i "mora" i svijetlih planinskih predjela, a koju bez problema primjećujemo na Mjesečevoj površini.

Neki promatrači tvrde da su, uz pomoć odličnih teleskopa i tijekom savršenih atmosferskih uvjeta, uspjeli uočiti Merkurove kratere uz liniju terminatora, gdje nizak kut osvjetljenja površinskih struktura stvara sjene. Premda ova opažačka iskustva bi mogla biti točna, takve pojave su iznimno teško uočljive. No, korištenjem teleskopa promjera 10 cm, uz maksimalno upotrebljiva povećanja i pri savršenim promatračkim uvjetima, moguće je uočiti terminator na površini Merkura, uz blaga osjenčana područja na okolnome disku. Oboružajte se određenom količinom strpljenja i upornosti, i eto poticaja za sljedeće promatranje ovog teško uhvatljivog planeta!

Područje na Merkuru nazvano Mickey Mouse koje je snimio Messenger. © Ljubaznošću: NASA
Kako onda možemo promatrati Merkur? Bit će dovoljno i golim okom, obzirom da uglavnom radi o prilično svijetlom nebu netom prije izlaska ili nakon zalaska Sunca. Dalekozor će dobro poslužiti u pronalaženju samoga objekta, dok pomoću teleskopa promjera 5 cm možemo uočiti srpasti oblik diska, a teleskopom promjera 7,5 cm razlikuju se sve faze osvijetljenosti planeta. Za prvo primjećivanje površinskih planeta preporučaju se povećanja između 200x i 250x. Ako koristimo opće pravilo za maksimalno povećanje u odnosu na promjer teleskopa (dvostruk promjer u milimetrima), onda to znači da je za uočavanje detalja potreban teleskop minimalnog promjera 10 cm (odnosno 100 mm) pri njegovom najvećem povećanju.

Kako bi se smanjili atmosferski utjecaji i smanjio sjaj samoga diska, kod teleskopa većih promjera uglavnom se upotrebljavaju crveni filtri (W25A), dok kod ostalih teleskopa se koriste i svijetlo-crveni (W23A) i narančasti filtri (W21). Također vrijedi pokušati i s plavim filtrima (W80A i W38). Uzevši u obzir ove prijedloge, najbolje je isprobati različite kombinacije povećanja i filtra, kako bi si sami našli onu koja najbolje pristaje našim očima, promatračkim uvjetima i opremi.

Neki promatrači više vole tražiti Merkur na istočnom nebu, ponajviše jer nema tolike strke da će ubrzo zaći za obzor, kao što je to slučaj na zapadnom nebu. Nadalje, čak i nakon izlaska Sunca, moguće je pratiti i snimati Merkur, sve dok to kontrast dopušta. Sa onim većim teleskopima, planet se može pratiti i satima po dnevnom svjetlu. Na kraju, i sami atmosferski uvjeti su često bolji ujutro, nego u predvečerje.

Neobične strukture na Merkurovoj površini - uvećani detalji. © Ljubaznošću: NASA / The Johns Hopkins University
Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington / Smithsonian Institution
Tijekom promatranja, a posebice skiciranja Merkurova diska, potrebno je biti precizan i brz, jer ovaj maleni planet zbog svoje blizine Suncu ne dozvoljava dugotrajnija opažanja. Najbolje bi bilo na početku se posvetiti ocrtavanju trenutne faze osvijetljenosti i procijeniti intenzitet svih vidljivih struktura na disku. Preporuča se što više usmjeriti pogled na planet, a tek nakon završenog promatranja dovršiti i usavršiti samu skicu prema prethodnim grubo nacrtanim detaljima i procjenama intenziteta. Svi vidljivi detalji površine su vrlo fini, no budite sigurni u ono što vidite. Ako skicirate samo fazu, onda se samo tomu posvetite. Sve većim brojem opažanja, uvježbat ćete svoje oko i tako primjećivati sve više detalja na omanjem disku. Ako imate seriju prethodnih skica, nemojte skicirati prema tome što se vidjelo prethodnih dana, jednostavno crtajte što vidite.

Merkurovi tranziti ispred Sunčeve ploče

Tranzit planeta Merkura preko Sunčeva diska zasigurno je pojava koju moramo izdvojiti od uobičajenog promatranja ovoga planeta. Dakle, radi se o prividnom preletu Merkura preko Sunca, u položaju kad se Merkur nalazi između Sunca i Zemlje (donja konjunkcija) te također prelazi preko Zemljine orbitalne ravnine (ekliptike). U sadašnjem dijelu Zemljine povijesti, putanja Merkura presijeca Zemljinu orbitalnu putanju početkom svibnja i početkom studenoga. Ako se poklopi da u tom razdoblju Merkur prolazi između nas i Sunca, tranzit će biti vidljiv. Scenarij je u suštini isti kao i kod obične pomrčine Sunca, samo što svjetlost ovdje blokira majušni Merkur, a ne Mjesec, što vidimo kao prelaz malene točkice preko diska Sunca. Sličnu pojavu mogli smo pratiti u zoru 5. lipnja 2012. godine, kada smo iz naših krajeva promatrali tranzit planeta Venere.

Merkurov tranzit 09.05.2016. godine.
Prosječno možemo vidjeti 13 tranzita Merkura svakoga stoljeća. U razdoblju od 1600. do 2300. godine dogodit će se ukupno 94 tranzita Merkura, od čega će se njih 63 (67%) pojaviti u jesenskome terminu, a tek njih 31 (33%) u proljetnome. Svibanjski tranziti se uglavnom javljaju u serijama od 13 i 33 godine, i to mjesec dana nakon Merkurova afela, tako da planet tada putuje gotovo najmanjom brzinom (orbitalna brzina u položaju afela iznosi oko 38,9 km/s). Tranziti u studenome se pak događaju svakih 7, 13 i 33 godine, i to nekoliko dana prije Merkurova perihela, kada je orbitalna brzina najveća (59 km/s).

Merkurov tranzit 09.05.2016. godine.
Obzirom da je tijekom svibnja Merkur nešto bliži Zemlji nego u studenome, proljetni tranzit prikazuje planet u prividnome promjeru od 12 kutnih sekundi, za razliku od 10 kutnih sekundi tijekom jesenskoga tranzita. Za usporedbu, prividni promjer Venere tijekom njenoga zadnjeg tranzita je bio 58,2 kutne sekunde, to jest 5 puta veći od Merkurova. Zbog sićušnih dimenzija, ali i zaštite od snažnog zračenja od strane Sunca, tranzit je najbolje pratiti putem projekcije na zaslonu, ili izravno kroz teleskop uz zaštitne filtre preko cijelog objektiva.

Merkurov tranzit 09.05.2016. godine.
Posljednji tranzit iz Hrvatske mogli smo pratiti 9. svibnja 2019. godine. Sljedeća prilika za promatranje ove zanimljive pojave bit će 11. studenoga 2019. godine. Na kraju, možemo spomenuti i da je tranzit Merkura vidljiv sa površine Marsa (3. lipnja 2014.) zabilježio vrijedni NASA-in rover Curiosity, što je prva snimka planetarnog tranzita promatranog s nekog drugog nebeskog tijela osim Zemlje. Druga dva rovera (Spirit i Opportunity) također su bili svjedoci Merkurova tranzita 12. siječnja 2005. godine, no njihove kamere snimaju u premaloj rezoluciji za bilježenje pojave ovakve vrste.

Bez komentara
Želiš komentirati? Klikni!