Merkuriuksen tutkimus

Maasta tehdyt havainnot

Ennen ensimmäisten avaruusluotainten lähettämistä Merkuriukseen planeetasta tiedettiin vain vähän, sillä planeetta on niin lähellä Aurinkoa, että sen pystyy havaitsemaan vain juuri ennen auringonnousua tai juuri auringonlaskun jälkeen. Tällöin taas Merkurius on niin alhaalla horisontissa, että sieltä saapuvan valon pitää läpäistä 10 kertaa enemmän ilmakehää verrattuna suoraan ylhäältä havaitsemiseen.

Mariner 10

Ensimmäinen Merkuriusta koskaan tutkinut avaruusluotain oli Mariner 10. Luotain laukaistiin matkaan 3. marraskuuta 1973, ja sen tehtävänä oli tutkia Merkuriuksen (ja Venuksen) mahdollista kaasukehää, pintaa ja fyysisiä ominaisuuksia ohilentojen aikana.
Mariner 10 aloitti matkansa asettumalla Aurinkoa kiertävälle radalle kiertäen sitä päinvastaiseen suuntaan kuin Maa. Luotaimen ensimmäinen määränpää oli Venus, jonka se saavutti 5. helmikuuta 1974. Luotain suoritti planeetan ohilennon lähettäen Maahan yli 4 000 valokuvaa ja paljon tieteellistä dataa. Lähimmillään se ohitti Venuksen 5 768 kilometrin etäisyydeltä. Venuksen painovoimakentän avulla luotain lähti matkalle kohti aurinkokunnan sisintä planeettaa, Merkuriusta.
Saavuttuaan Merkuriuksen läheisyyteen Mariner 10 suoritti yhteensä 3 ohilentoa, jotka tapahtuivat 29. maaliskuuta 1974, 21. syyskuuta 1974 ja 16. maaliskuuta 1975. Lähimmillään planeettaa se oli viimeisellä ohilennollaan, vain 327 kilometrin etäisyydellä. Luotain paljasti planeetasta paljon uutta tietoa: se kuvasi planeetan kraatterisen pinnan ensimmäistä kertaa, mittasi heikon magneettikentän, harvan pääasiassa heliumista koostuvan kaasukehän sekä huomasi planeetan lämpötilan suuret vaihtelut. Luotaimen onnistunut tehtävä päättyi 24. maaliskuuta 1975, kun sen korkeuden säätelyyn käytetty kaasu loppui, ja yhteys siihen katkaistiin.
Tehtävänsä päätyttyä Mariner 10 oli kuvannut ja kartoittanut yli 45 % Merkuriuksen pinnasta.

MESSENGER

Lähes 30 vuotta Mariner 10:n tehtävän päättymisen jälkeen, 3. elokuuta 2004, NASAn MESSENGER -luotain laukaistiin matkaan kohti Merkuriusta. Kuten Mariner 10, myös MESSENGERin ensimmäinen määränpää oli Venus. Luotain suoritti kaksi Venuksen ohilentoa, 24. lokakuuta 2006 ja 5. heinäkuuta 2007, ja oli lähimmillään planeettaa ensimmäisellä ohilennolla 2 987 kilometrin etäisyydellä. Ohilennoilla luotain myös tarkisti havaintolaitteidensa toiminnan ja ”harjoitteli” erilaisia havainnointitekniikoita. Tämän jälkeen se suuntasi kohti tärkeintä tutkimuskohdettaan, Merkuriusta.
Lähestyessään Merkuriusta oli vuorossa kolme planeetan läheistä ohilentoa, noin 200 kilometrin etäisyydellä siitä. Jokainen ohilennoista hidasti luotaimen ratanopeutta valmistellen kiertoradalle asettumista. Luotaimen kurssia oikaistiin useasti, ja lopulta 17. maaliskuuta 2011 MESSENGER asettui elliptiselle kiertoradalle Merkuriuksen ympärille. Luotaimen tehtävänä oli kartoittaa lähes koko planeetta (erityisesti alueet, joita Mariner 10 ei ollut aiemmin tutkinut) värikuvina, mitata planeetan pinnan koostumus ja tutkia sen magnetosfääriä ja kaasukehää. Valokuvauksen tarkkuus on 250 metriä.
MESSENGER on paljastanut paljon uutta tietoa Merkuriuksen ominaisuuksista. Se paljasti todeksi vuosikymmeniä kiistellyn teorian, että planeetta oli aiemmin ollut vulkaanisesti aktiivinen. Luotain havaitsi myös, että Merkuriuksen ydin on yllättävän suuri: jopa 85 % planeetan säteestä. Lisäksi aiemmin oli luultu, että planeetan sisus olisi jäähtynyt niin viileäksi, että sen ydin olisi kiinteä. MESSENGERin mittaukset planeetan painovoima- ja magneettikentistä kuitenkin viittaavat ainakin osittain nestemäiseen ytimeen. Luotain on myös tutkinut teoriaa, jonka mukaan Merkuriuksen navoilla olisi kiinteää vesijäätä. Päteviä todisteita tästä ei kuitenkaan ole saatu.
MESSENGER suoritti alkuperäisen tehtävänsä loppuun 17. maaliskuuta 2012. Edelleen toimintakykyisen luotaimen tehtävää päätettiin jatkaa vuodella, joka päättyi 17. maaliskuuta 2013. Havaintojen tekemistä on ehdotettu jatkettavaksi uudelleen, mutta NASA ei ole vielä hyväksynyt ehdotusta. Toisen tehtävän aikana voitaisiin tutkia esimerkiksi Merkuriuksen magnetosfäärin dynamiikkaa nykyisen auringonpilkkujen aktiivisuussyklin huipulla.

Suunniteltu luotain BepiColombo

BepiColombo on suunniteltu avaruusluotain, josta on tarkoitus tulla kolmas Merkuriusta tutkiva luotain. Se toteutetaan yhteistyössä Euroopan ja Japanin avaruusjärjestöjen välillä, ja se koostuu kahdesta erillisestä planeettaa kiertävästä luotaimesta: Mercury Planetary Orbiterista (eurooppalainen; tehtävänä planeetan koostumuksen tutkimus) ja Mercury Magnetospheric Orbiterista (japanilainen; tehtävänä planeetan magnetosfäärin tutkimus).
BepiColombo on tarkoitus laukaista matkaan 15. elokuuta 2015. Sen on tarkoitus tehdä yksi Maan ohilento ja kaksi Venuksen ohilentoa ennen saapumistaan Merkuriuksen luo. Luotain suorittanee neljä Merkuriuksen ohilentoa vuosina 2019−2021, ja asettunee planeetan kiertoradalle 27. tammikuuta 2022. Alustavasti luotaimen tehtävän on suunniteltu kestävän vuoden.
BepiColombon tehtäviin kuuluvat mm. tähteä lähellä kiertävien planeettojen kehityksen tutkiminen, Merkuriuksen koostumuksen, kaasukehän ja magnetosfäärin tutkiminen, Merkuriuksen magneettikentän alkuperän määrittäminen, Merkuriuksen mahdollisen vesijään ja sen alkuperän tutkiminen sekä yleisen suhteellisuusteorian kokeellinen tutkimus.