Журнал «Вокруг Света» № 12 за 2003 год

Детали рельефа. Гигантский уступ Дискавери протяженностью 350 км пересекает два кратера диаметром 35 и 55 км. Максимальная высота уступа 3 км. Он образовался при надвигании верхних слоев коры Меркурия слева направо. Это произошло из-за коробления коры планеты при сжатии металлического ядра, вызванном его остыванием. Уступ получил имя корабля Джеймса Кука.

Фотокарта крупнейшей кольцевой структуры на Меркурии – равнины Жары, окруженной горами Жары. Диаметр этой структуры 1300 км. Видна лишь восточная ее часть, а центральная и западная части, не освещенные на этом снимке, до сих пор не изучены. Район меридиана 180° з. д. – это наиболее сильно нагреваемая Солнцем область Меркурия, что отражено в названиях равнины и гор. Два основных типа местности на Меркурии – древние сильно кратерированные районы (темно-желтые на карте) и более молодые гладкие равнины (коричневые на карте) – отражают два главных периода геологической истории планеты – период массового падения крупных метеоритов и последовавший за ним период излияния высокоподвижных, предположительно базальтовых лав. 

Гигантские кратеры диаметром 130 и 200 км с дополнительным валом на дне, концентричным основному кольцевому валу.

Извилистый уступ Санта-Мария, названный по имени корабля Христофора Колумба, пересекает древние кратеры и более позднюю равнинную местность.

Холмисто-линейчатая местность – уникальный по своему строению участок поверхности Меркурия. Здесь почти нет малых кратеров, но много скоплений невысоких горок, пересеченных прямолинейными тектоническими разломами.

Имена на карте. Названия деталям рельефа Меркурия, выявленным на снимках «Маринера-10», были даны Международным астрономическим союзом. Кратерам присвоены имена деятелей мировой культуры – известных писателей, поэтов, художников, скульпторов, композиторов. Для обозначения равнин (кроме равнины Жары) были использованы названия планеты Меркурий на разных языках. Протяженные линейные впадины – тектонические долины – получили имена радиообсерваторий, внесших вклад в изучение планет, а две гряды – крупные линейные возвышенности, были названы в честь астрономов Скиапарелли и Антониади, сделавших много визуальных наблюдений. Наиболее же крупные лопастевидные уступы получили имена морских кораблей, на которых совершались самые значимые плавания в истории человечества.

Железное сердце

Сюрпризом оказались и другие данные, полученные «Маринером-10» и показавшие, что Меркурий обладает крайне слабым магнитным полем, величина которого – лишь около 1% от земного. Это незначительное на первый взгляд обстоятельство для ученых было крайне важным, поскольку из всех планетных тел земной группы глобальной магнитосферой обладают лишь Земля и Меркурий. И единственным наиболее правдоподобным объяснением природы меркурианского магнитного поля может быть наличие в недрах планеты частично расплавленного металлического ядра, опять же подобного земному. Судя по всему, у Меркурия это ядро очень большое, на что указывает высокая плотность планеты (5,4 г/см3 ), позволяющая предполагать, что Меркурий содержит много железа, единственного достаточно широко распространенного в природе тяжелого элемента.

На сегодняшний момент выдвинуто несколько возможных объяснений высокой плотности Меркурия при его сравнительно небольшом диаметре. Согласно современной теории образования планет считается, что в допланетном пылевом облаке температура прилегавшей к Солнцу области была более высокой, чем в окраинных его частях, поэтому легкие (так называемые летучие) химические элементы выносились в удаленные, более холодные части облака. В результате этого в околосолнечной области (там, где сейчас расположен Меркурий) создавалось преобладание более тяжелых элементов, самым распространенным из которых и является железо.

Другие объяснения связывают высокую плотность Меркурия с химическим восстановлением окислов (оксидов) легких элементов до их более тяжелой, металлической, формы под действием очень сильной солнечной радиации, либо с постепенным испарением и улетучиванием в космос внешнего слоя первоначальной коры планеты под воздействием солнечного нагрева, либо же с тем, что значительная часть «каменной» оболочки Меркурия была утрачена в результате взрывов и выбросов вещества в космическое пространство при соударениях с небесными телами меньших размеров, например астероидов.

По величине средней плотности Меркурий стоит особняком от всех остальных планет земной группы, в том числе и от Луны. Его средняя плотность (5,4 г/см3 ) уступает лишь плотности Земли (5,5 г/см 3 ), а если иметь в виду, что на земную плотность влияет более сильное сжатие вещества из-за большего размера нашей планеты, то получается, что при равных размерах планет плотность меркурианского вещества была бы наибольшей, превышая земную на 30%. 

Горячий лед

Судя по имеющимся данным, поверхность Меркурия, получающая огромное количество солнечной энергии, представляет собой настоящее пекло. Судите сами – средняя температура в момент меркурианского полдня составляет около +350°С. Причем, когда Меркурий находится на минимальном расстоянии от Солнца, она поднимается до +430°С, при максимальном же удалении опускается всего до +280°С. Впрочем, установлено также и то, что сразу после захода Солнца температура в приэкваториальной области резко снижается до —100°С, а к полуночи вообще доходит до —170°С, но после рассвета поверхность быстро прогревается до +230°С. Проведенные с Земли измерения в радиодиапазоне показали, что внутри грунта на небольшой глубине температура вообще не зависит от времени суток. Что говорит о высоких теплоизолирующих свойствах поверхностного слоя, но поскольку световой день длится на Меркурии 88 земных суток, то за это время хорошо прогреться, пусть и на небольшую глубину, успевают все участки поверхности.

Казалось бы, говорить о возможности существования в таких условиях на Меркурии льда – по меньшей мере абсурдно. Но вот в 1992 году, во время радиолокационных наблюдений с Земли вблизи северного и южного полюсов планеты, были впервые обнаружены участки, очень сильно отражающие радиоволны. Именно эти данные и были истолкованы как свидетельства наличия льда в приповерхностном меркурианском слое. Радиолокацией, выполненной из расположенной на острове Пуэрто-Рико радиообсерватории «Аресибо», а также из Центра дальней космической связи NASA в Голдстоуне (Калифорния) было выявлено около 20 округлых пятен поперечником в несколько десятков километров, имеющих повышенное радиоотражение. Предположительно это кратеры, в которые из-за их близкого расположения к полюсам планеты солнечные лучи попадают лишь вскользь или не попадают вовсе. Такие кратеры, называемые постоянно затененными, имеются и на Луне, в них при измерениях со спутников было выявлено наличие некоторого количества водного льда. Расчеты показали, что во впадинах постоянно затененных кратеров у полюсов Меркурия может быть достаточно холодно (–175°С), чтобы там в течение длительного времени мог существовать лед. Даже на равнинных участках близ полюсов расчетная дневная температура не превышает –105°С. Непосредственных же измерений температуры поверхности полярных районов планеты до сих пор не имеется.

Несмотря на наблюдения и расчеты, существование льда на поверхности Меркурия или на небольшой глубине под ней до сих пор однозначного доказательства не получило, поскольку повышенным радиоотражением обладают и каменные горные породы, содержащие соединения металлов с серой, и возможные на поверхности планеты металлические конденсаты, например ионы натрия, осевшие на нее в результате постоянной «бомбардировки» Меркурия частицами солнечного ветра.

Но тут возникает вопрос: почему распространение участков, сильно отражающих радиосигналы, четко приурочено именно к полярным областям Меркурия? Может быть, остальная территория защищена от солнечного ветра магнитным полем планеты? Надежды на прояснение загадки о льдах в царстве жары связаны лишь с полетом к Меркурию новых автоматических космических станций, оборудованных измерительными приборами, позволяющими определить химический состав поверхности планеты. Две такие станции – «Мессенджер» и «Бепи-Коломбо» – уже готовятся к полету.

Заблуждение Скиапарелли. Астрономы называют Меркурий трудным для наблюдений объектом, поскольку на нашем небосводе он удаляется от Солнца не больше чем на 28° и наблюдать его приходится всегда низко над горизонтом, сквозь атмосферную дымку на фоне утренней зари (осенью) или по вечерам сразу после заката Солнца (весной). В 1880-х годах итальянский астроном Джованни Скиапарелли на основании своих наблюдений Меркурия сделал вывод, что эта планета делает один оборот вокруг своей оси точно за такое же время, как и один оборот по орбите вокруг Солнца, то есть «сутки» на нем равны «году». Следовательно, к Солнцу всегда обращено одно и то же полушарие, поверхность которого постоянно раскалена, а вот на противоположной стороне планеты царят вечный мрак и холод. А так как авторитет Скиапарелли как ученого был велик, а условия наблюдения Меркурия – затруднительны, почти сто лет это положение сомнению не подвергалось. И лишь в 1965 году радиолокационными наблюдениями с помощью крупнейшего радиотелескопа «Аресибо» американские ученые Г. Петтенгилл и Р. Дайс впервые надежно определили, что Меркурий делает один оборот вокруг оси примерно за 59 земных суток. Это стало крупнейшим открытием в планетной астрономии нашего времени, которое буквально потрясло основы представлений о Меркурии. А вслед за ним последовало еще одно открытие – профессор Падуанского университета Д. Коломбо обратил внимание, что время оборота Меркурия вокруг оси соответствует 2/3 времени его обращения вокруг Солнца. Это было расценено как наличие резонанса между этими двумя вращениями, который возник из-за гравитационного воздействия Солнца на Меркурий. В 1974 году американская автоматическая станция «Маринер-10», впервые пролетев около планеты, подтвердила, что день на Меркурии длится больше года. Сегодня, несмотря на развитие космических и радиолокационных исследований планет, наблюдения Меркурия традиционными методами оптической астрономии продолжаются, хотя и с применением новых инструментов и компьютерных способов обработки данных. Недавно в Абастуманской астрофизической обсерватории (Грузия) совместно с Институтом космических исследований РАН было выполнено изучение фотометрических характеристик поверхности Меркурия, давшее новые сведения о микроструктуре верхнего слоя грунта.