Kérdések tömege
(Rovat: Távoli világok kutatói, Űrcsillagászat Európában , Japán a világűrben - 2020.06.02 07:15.)

A Merkúr történetétől a belső szerkezetén és felszínén át a kozmikus környezetéig számtalan kérdésre várnak választ a szakemberek a BepiColombo szondától. Egyelőre türelemmel kell várniuk.

A közelmúltban végleg eltávolodott a Földtől az ESA és a JAXA BepiColombo űrszondája. Igaz, hogy a Merkúrhoz csak öt év múlva érkezik meg, de addig is kétszer elrepül a Vénusz mellett, és a tervek szerint folyamatosan méréseket végez a bolygóközi térben is, mégis érdemes áttekinteni, milyen kérdésekre szeretnének a szakemberek választ kapni a 2018-ban indított űrszondapárostól. Mindenesetre jó hír, hogy eddig már kipróbált műszerei kitűnően működnek.

A BepiColombo két szondáját különböző pályára állítják a Merkúr körül. A JAXA Mio (MMO) szondája magasabb és elnyúltabb pályán kering (az animáción piros csíkot húz maga után), míg az ESA MPO szondája alacsonyabb keringési pályára kerül, mert utóbbi fő feladata a térképezés. (Forrás: ESA)

A szondát korábbi cikkeinkben már bemutattuk, ehelyütt csak arra emlékeztetünk, hogy az ESA vezetésével épített MPO (Mercury Planetary Orbiter) szonda fő célja a bolygó térképezése és képek készítése a felszínről, míg a JAXA vezetésével épített Mio vagy MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) feladata a Merkúr mágneses terének kutatása. A két szondát az MTM (Mercury Transfer Module) egység viszi el a Merkúrig, és állítja őket két különböző, sajátos feladataiknak megfelelő pályára.

A BepiColombo két szondájának tervezett pályája. (Kép: ESA / ATG medialab)

A BepiColombo küldetés során a szakemberek nyolc kérdéskörben szeretnének új ismereteket szerezni. Az első kérdéscsoport a Merkúr kialakulására és fejlődésére vonatkozik. Hogyan keletkezett a Merkúr, és mit árul el a bolygó keletkezése a Naprendszer egészének létrejöttéről? Mit tudhatunk meg annak az ősködnek a kémiai összetételéről, amelyből a Naprendszer kialakult? Hogyan fejlődött a Merkúr és ezzel együtt az egész Naprendszer a keletkezése óta, milyen változások történtek a Naphoz legközelebbi bolygón az elmúlt 4,6 milliárd év alatt? Mit tudhatunk meg egy, a csillagához ilyen közel lévő bolygó fejlődésének sajátosságairól?

A Merkúr színes képe a MESSENGER szonda mérései alapján. A színek szabad szemmel nem láthatók, a kép színei a felszínt alkotó kőzetek jellegét és anyagát tükrözik. Szabad szemmel a bolygó a szürke különböző árnyalataiban jelenne meg. (Kép: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington)

Épp ilyen érdekes a bolygó belső szerkezetére és összetételére vonatkozó kérdéscsoport. Van-e a Merkúrnak szilárd és folyékony magja, és ha igen, mekkorák ezek? Miből áll a bolygó? (A korábbi küldetések csak kevés vasat találtak a Merkúron, bár a szakemberek feltételezése szerint ez lehet anyagának fő összetevője.) Mennyi vas lehet a belsejében, és miért folyékony (legalább részben) még ma is a magja? A Merkúr átlagsűrűsége a legnagyobb a kőzetbolygók között, de vajon miért?

A Merkúr feltételezett belső szerkezete, pontosabb megismerését a BepiColombótól várják. (Kép: ESA)

Kíváncsiak a kutatók a felszín geológiájára és a kráterek történetére. Tapasztalható-e az égitesten napjainkban is bármilyen geológiai aktivitás? Ha igen, akkor ez részben vagy egészen vulkáni aktvitás-e? Milyen típusú kráterek borítják a felszínt, mekkora a méretük és milyen az eloszlásuk?

A vulkanikus eredetű síkságokon redőzött gerinceket és hullámos alakzatokat hozott létre a kiömlő, majd fokozatosan megszilárduló láva és az ennek következtében horizontálisan összehúzódó kéreg. (Kép: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington)

A Merkúr pályája nemcsak azért különleges, mert a legközelebb van a Naphoz, hanem azért is, mert szokatlanul elnyúlt (excentricitása 0,2). Naphoz való közelsége miatt szélsőségesek a környezeti viszonyok, nagy a forróság, erős a sugárzás és nagy mennyiségben özönlenek a Napból a töltött elemi részecskék. Kérdés, milyen sajátosságokat mutat ezen körülmények miatt a csillagához ilyen közeli bolygó fejlődése. Mint tudjuk, a téridő görbülete miatt a Merkúr perihéliuma gyorsabban mozdul el a térben, mint amennyit a klasszikus gravitációs hatások indokolnak, a jelenség volt az általános relativitáselmélet egyik első megfigyelési bizonyítéka. De vajon kihasználható-e a Merkúr pályájának relativisztikus elfordulása, és annak helyszíni mérése Einstein elméletének még pontosabb ellenőrzésére?

A Raditladi nevű becsapódásos medence belsejének mintegy 20 km kiterjedésű részéről készült felvétel, felerősített színekkel. Az „üregeknek” nevezett, szabálytalan mélyedések akkor jöhettek létre, amikor a becsapódó test illékony összetevői elpárologtak. (Kép: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington)

Érdekes kérdéseket vet fel a Merkúr mágneses tere is. Önmagában az is érdekes, hogy a bolygónak a Vénusszal, a Holddal és a Marssal ellentétben egyáltalán van saját mágneses tere, és ehhez kapcsolódó magnetoszférája. Milyen ez a mágneses tér, és milyen folyamat vagy folyamatok tartják fenn? Milyen kölcsönhatásban van a Merkúr mágneses tere, magnetoszférája és légköre a napszéllel? Előfordulnak-e a Merkúr környezetében is azok a jelenségek, amelyeket a Föld térségében a napszél okoz, például sarki fény, sugárzási övek és mágneses viharok?

A Merkúrnak földi fogalmaink szerint nincs légköre, ám egy nagyon ritka gázburok mégis körülveszi a bolygót. Ionoszférája viszont nincs, vékony és változékony exoszférája viszont van. Hogyan jön létre és változik ez az exoszféra, milyen a struktúrája és a dinamikája?

Jelenlegi ismereteink szerint a Merkúr pólusa környéki, örökké árnyékos kráterek mélyén vízjég is előfordul. Kérdés, hogy ez a jég vízjégen kívül tartalmaz-e más anyagokat is. Ha igen, milyen anyagokat, és honnan ered a jég? Tartalmaz-e a bolygót körülvevő gázburok is vízmolekulákat?

A Merkúr északi poláris vidékén a felszín hőmérséklete jelentős különbségeket mutat. A krátereken kívül, a sík vidékeken „csak” 127 °C hőmérséklet uralkodik, ezzel szemben azoknak a krátereknek a belsejében, ahová soha nem süt be a Nap, –223 °C-ot mértek. A kép közepén a legnagyobb alakzat a 112 km átmérőjű Prokofjev-kráter. (Kép: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington)

Végül, de nem utolsósorban a BepiColombo révén a kutatók szeretnének többet megtudni a Merkúr kozmikus környezetéről, tágabb értelemben az egész belső Naprendszerről, az ott lejátszódó folyamatokról, a kisbolygókból, üstökösökből és más forrásokból eredő kozmikus por eloszlásáról és tulajdonságairól és esetlegesen azoknak a Nap közelében erős lökéshullámoknak a tulajdonságairól, amelyeket a Föld környezetében már nem is észlelünk.

A szonda utazása közben, 2025-ig még újabb kérdések is felmerülhetnek, azt pedig csak remélni tudjuk, hogy a felsoroltak közül többre választ kapunk, miközben arra is számítani kell, hogy a helyszíni mérések újabb kérdések sokaságát vetik fel. Öt év múlva kiderül.