Merkúr (reikistjarna)

Merkúr, einnig nefndur Merkúríus, er minnsta reikistjarnan í sólkerfinu og sú innsta af innri reikistjörnunum. Hún er aðeins 87,97 jarðdaga að ganga umhverfis sólina. Hornbil hennar miðað við sól er aldrei stærra en 28˚. Vegna nálægðar við sólina sést hún frá jörð aðeins í rökkrinu á morgnana og kvöldin, rétt fyrir sólarupprás og rétt eftir sólsetur. Á þeim tíma birtist hún stundum sem björt stjarna, en er mun ógreinilegri en Venus. Frá jörðu sjást kvartilaskipti á Merkúr, líkt og á Venus og Tunglinu, og sólbundinn umferðartími hennar er um 116 dagar.

Hún er nefnd eftir rómverska guðinum Merkúr. Fyrir 5. öld f.Kr. héldu Grikkir að hún væri tvær stjörnur, þar sem þeir höfðu ekki gert sér grein fyrir því að hún birtist sitt hvoru megin við sólina með svo stuttu millibili. Sú sem menn sáu á kvöldhimninum var kölluð Hermes en Apollon, eftir sólguðinum, þegar hún birtist á morgnana. Pýþagóras er talinn sá fyrsti sem benti á að þetta væri einn og sami hnötturinn. Þvergöngur Merkúrs eru tiltölulega algengar, eða 13 til 14 á hverri öld.

Snúningur Merkúrs er einstakur í sólkerfinu því hann er bundinn sólinni í 3:2 brautarhermu þannig að miðað við fastastjörnur snýst hann nákvæmlega þrisvar um möndul sinn á hverjum tveimur hringferðum um sólina. Út frá viðmiðunarkerfi á sólinni sem fylgir reikistjörnunni virðist hún aðeins snúast einu sinni um möndul sinn í hverri hringferð. Athugandi á yfirborði Merkúrs myndi því upplifa einn sólarhring á tveimur árum.

Möndulhalli Merkúrs er sá minnsti sem þekkist í sólkerfinu, eða um af gráðu. Hringskekkja hans er sú mesta sem þekkist: Í sólnánd er fjarlægð hans frá sólu aðeins 2/3 af fjarlægðinni í sólfirð. Yfirborð Merkúrs virðist þakið gígum, sem minnir á yfirborð Tunglsins og bendir til þess að hann hafi verið jarðfræðilega óvirkur í milljarða ára. Þar sem nær ekkert andrúmsloft er á Merkúr til að geyma hita eru hitasveiflur við yfirborðið þær mestu sem þekkjast í sólkerfinu, frá 100K (-173°C) á nóttunni að 700K (727°C) á daginn við miðbaug. Pólsvæðin hafa stöðugt hitastig undir 180K (-93°C). Engin fylgihnöttur hefur fundist á braut um Merkúr.

Tvö geimför hafa flogið til Merkúrs: "Mariner 10" flaug framhjá reikistjörnunni árin 1974 og 1975 og "MESSENGER", sem var sendur á loft árið 2004, gekk yfir 4.000 sinnum umhverfis hana á fjórum árum þar til eldsneytið var uppurið og geimfarið hrapaði niður á yfirborð Merkúrs 30. apríl 2015. Áætlað er að geimfarið "BepiColombo" komi til Merkúrs árið 2025.

Einkenni.

Merkúr er ein fjögurra jarðstjarna í sólkerfinu og er úr bergi líkt og jörðin. Hann er minnsta reikistjarna sólkerfisins. Radíus hans við miðbaug er 2.339,7 km. Merkúr er minni en stærstu fylgihnettirnir í sólkerfinu: Ganýmedes og Títan, en með meiri massa. Merkúr er um það bil 70% málmar og 30% sílíköt.

Innri gerð.

Merkúr virðist hafa jarðskorpu úr sílikati og möttul utan um fast ytra kjarnalag úr járnsúlfíði, innri bráðinn kjarna og harðan innsta kjarna. Þéttni stjörnunnar er sú önnur mesta í sólkerfinu, eða 5,427 g/cm3, sem er aðeins minna en þéttni Jarðarinnar: 5,515 g/cm3. Ef áhrif þyngdarþéttingar væru tekin af báðum reikistjörnunum, yrðu efnin sem Merkúr er gerður úr þéttari en efni Jarðarinnar, með 5,3 g/cm3 óþjappaða þéttni á móti 4,4 g/cm3 á Jörðinni. Hægt er að nota þéttni Merkúrs til að reikna út innri gerð hans. Þótt mikil þéttni Jarðarinnar stafi að töluverðu leyti af þyngdarafli, sérstaklega við kjarnann, er Merkúr miklu minni og innri lög hans ekki eins samþjöppuð. Þess vegna hlýtur kjarninn að vera stór og járnríkur, til að skapa svona mikla þéttni.

Áætlað er að radíus kjarna Merkúrs sé 2.020±30 km miðað við líkön sem eru í samræmi við hverfitregðu hans. Þar af leiðir að kjarni Merkúrs er um 57% af ummáli hans. Þetta hlutfall er aðeins 17% á Jörðinni. Rannsókn frá 2007 bendir til þess að Merkúr hafi bráðinn kjarna. Umhverfis kjarnann er 500-700 km möttull úr sílíkötum. Samkvæmt gögnum frá "Mariner 10" og athugunum frá Jörðinni er jarðskorpa Merkúrs talin vera 35 km á þykkt. Það gæti samt verið ofáætlað og skorpan gæti verið 26±11 km á þykkt byggt á flotajafnvægi stinnhvolfs. Eitt af einkennum yfirborðs Merkúrs eru margir mjóir hryggir sem eru allt að nokkur hundruð kílómetrar á lengd. Talið er að þeir hafi myndast þegar kjarni og möttull reikistjörnunnar kólnuðu og drógust saman eftir að jarðskorpan hafði myndast.

Kjarni Merkúrs hefur meira járninnihald en í nokkurri annarri reikistjörnu sólkerfisins. Nokkrar kenningar hafa verið settar fram til að skýra það. Sú sem er almennast viðurkennd gengur út á að Merkúr hafi upphaflega haft svipað hlutfall milli málma og sílikata og kondrítloftsteinar, sem er talið einkenna berg í sólkerfinu, og massa sem var 2,25 sinnum meiri en núverandi massi. Snemma í sögu sólkerfisins gæti Merkúr hafa orðið fyrir árekstri frá plánetuvísi með 1/6 af massa Merkúrs og nokkur þúsund kílómetrar í þvermál. Áreksturinn hefði valdið því að mest af jarðskorpunni og möttlinum sem fyrir var hefði sópast burt, en skilið eftir hlutfallslega stóran kjarna. Svipað ferli hefur verið notað til að skýra myndun Tunglsins.

Merkúr gæti líka hafa myndast í sólkerfisþokunni áður en orkuútstreymi sólarinnar varð stöðugt. Upphaflega hefði hann þá haft tvöfalt meiri massa, en þegar frumstjarnan minnkaði hefur hitinn við Merkúr verið milli 2.500 og 3.500K, og hugsanlega allt að 10.000K. Mikið af yfirborðsbergi Merkúrs hefði gufað upp við slíkan hita og myndað andrúmsloft úr „berggufu“ sem sólvindur hefði sópað burt.

Þriðja tilgátan gengur út á að sólkerfisþokan hafi skapað viðnám við eindirnar sem hlóðust saman í Merkúr, þannig að léttari eindir töpuðust úr aðsópsefninu og urðu ekki hluti af reikistjörnunni. Hver tilgáta gerir ráð fyrir ólíkri samsetningu jarðskorpunnar, og tveir könnunarleiðangrar hafa rannsakað það. "MESSENGER" fann meira kalín og brennistein en ætlað var, sem bendir til þess að árekstrartilgátan og uppgufunartilgátan standist ekki, því þessi efni hefðu rokið burt vegna hitans. "BepiColombo", sem kemur til Merkúrs árið 2025, mun gera athuganir til að prófa þessar tilgátur. Hingað til virðast athuganir styðja þriðju tilgátuna, en frekari greininga er þörf.

Andrúmsloft.

Á Merkúr eru leifar af andrúmslofti en það er afar þunnt. Gasfrumeinindirnar í andrúmsloftinu rekast oftar á yfirborð reikistjörnunnar en þær rekast hver á aðra. Reikistjarnan er því talin vera súrefnislaus. Andrúmsloftið er að mestu úr súrefni, vetni, helíum og natríum.

Vegna lítils þyngdarafls tapast andrúmsloftið út í geiminn en nokkur ferli vinna á móti: