Praktycznie każda planeta w Układzie Słonecznym ma księżyce. Ziemia ma Księżyc, Mars ma Fobos i Deimos, a Jowisz i Saturn mają odpowiednio 67 i 62 oficjalnie nazwane księżyce. Do diabła, nawet niedawno zdegradowana planeta karłowata Pluto ma pięć potwierdzonych księżyców - Charon, Nix, Hydra, Kerberos i Styx. I nawet asteroidy takie jak 243 Ida mogą mieć satelity krążące wokół nich (w tym przypadku Daktyl). Ale co z Merkurego?
Jeśli księżyce są tak powszechną cechą w Układzie Słonecznym, to dlaczego Merkury ich nie ma? Tak, gdyby zapytać, ile satelitów ma planeta najbliższa naszemu Słońcu, to byłaby krótka odpowiedź. Jednak dokładniejsze udzielenie odpowiedzi wymaga zbadania procesu, w którym inne planety zdobyły swoje księżyce, i zobaczenia, w jaki sposób odnoszą się one (lub nie mają zastosowania) do Merkurego.
Aby to wszystko rozbić, istnieją trzy sposoby na pozyskanie naturalnego satelity. Przyczyny te zostały ustalone dzięki dziesięcioleciom astronomów i fizyków badających różne księżyce Układu Słonecznego oraz dowiadujących się o ich orbitach i składach. W rezultacie nasi naukowcy mają dobre pojęcie o tym, skąd pochodzą te satelity i jak przybyli na orbitę swoich planet.
Przyczyny naturalnych satelitów:
Po pierwsze, satelita (lub satelity) może uformować się z dysku okołoplanetarnego materiału, który krąży wokół planety - podobnie jak dysk protoplanetarny wokół gwiazdy. W tych scenariuszach dysk stopniowo zlewa się, tworząc większe ciała, które mogą, ale nie muszą być wystarczająco masywne, aby przejść równowagę hydrostatyczną (tj. Stać się kulistym). W ten sposób uważa się, że Jowisz, Saturn, Uran i Neptun zdobyli większość swoich większych satelitów.
Po drugie, satelity mogą być pozyskiwane, gdy małe ciało zostanie przechwycone przez grawitację większego ciała. Uważa się, że dzieje się tak w przypadku księżyców Fobos i Deimos na Marsie, a także mniejszych, nieregularnych księżyców Jowisza, Saturna, Neptuna i Urana. Uważa się również, że największy księżyc Neptuna, Triton, był kiedyś Trans-Neptunian Object (TNO), który został wyrzucony z Pasa Kuipera, a następnie przechwycony przez grawitację Neptuna.
Wreszcie istnieje możliwość, że księżyce są wynikiem masowych zderzeń, które spowodowały, że planeta wyrzuciła część swojego materiału w przestrzeń kosmiczną, a następnie złączyła się, tworząc satelitę na orbicie. Powszechnie uważa się, że tak powstał Księżyc, gdy zderzył się z nim obiekt wielkości Marsa (często nazywany Theią) 4,5 miliarda lat temu.
Kula Wzgórza:
Sfera Hill, znana również jako kula Roche, to obszar wokół ciała astronomicznego, w którym dominuje przyciąganie satelitów. Zewnętrzna krawędź tego obszaru stanowi powierzchnię o zerowej prędkości - która odnosi się do powierzchni, której ciało o danej energii nie może przekroczyć, ponieważ miałoby na powierzchni zerową prędkość. Aby okrążyć planetę, księżyc musi mieć orbitę, która leży w obrębie Sfery Wzgórza planety.
Innymi słowy, Kula Wzgórza aproksymuje sferę grawitacyjną wpływu mniejszego ciała w obliczu zaburzeń od ciała bardziej masywnego (tj. Gwiazdy macierzystej). Tak więc, gdy mamy do czynienia z obiektami w Układzie Słonecznym, wszystko w obrębie Sfery Wzgórza planety będzie związane z tą planetą, podczas gdy wszystko poza nią będzie związane ze Słońcem.
Doskonałym tego przykładem jest Ziemia, która jest w stanie utrzymać Księżyc na swojej orbicie w obliczu przytłaczającej grawitacji Słońca, ponieważ okrąża Ziemską Sferę Wzgórza. Niestety, dlatego Merkury nie ma własnych księżyców. Kategorycznie rzecz biorąc, nie jest w stanie go uformować, uchwycić ani uzyskać z materiału wyrzuconego na orbitę. A oto dlaczego:
Rozmiar i orbita Merkurego:
Biorąc pod uwagę niewielki rozmiar Merkurego (najmniejsza planeta w Układzie Słonecznym) i jego bliskość do Słońca, jego grawitacja jest zbyt słaba (i jest zbyt mała Kula Wzgórza), aby zatrzymać naturalnego satelitę. Zasadniczo, gdyby duży obiekt zbliżył się dziś do Merkurego, do tego stopnia, że faktycznie wszedł on do Sfery Wzgórza, prawdopodobnie zamiast tego zostałby porwany przez grawitację Słońca.
Inny sposób, w jaki Merkury nie mógł uzyskać księżyca, ma związek z niedoborem materiału na jego orbicie. Może to wynikać z wiatrów słonecznych i promieni skraplania lżejszych materiałów, w których śladowe substancje, takie jak wodór i metan, pozostawały w formie gazowej bliżej Słońca podczas formowania Merkurego i zostały stąd zmiecione. Pozostało tylko pierwiastek taki jak żelazo i nikiel w postaci stałej, która następnie połączyła się, tworząc Merkurego i inne planety lądowe.
Przez pewien czas na początku lat 70. astronomowie sądzili, że Merkury może mieć księżyc. Instrumenty na pokładzie NASA Mariner 10 statek kosmiczny wykrył duże ilości promieniowania ultrafioletowego w pobliżu Merkurego, które zdaniem astronomów tam nie należą. Dlatego niektórzy twierdzili, że promieniowanie to pochodzi z pobliskiego księżyca. Niestety promieniowanie zniknęło następnego dnia, a później odkryto, że źródłem była w rzeczywistości odległa gwiazda.
Niestety wydaje się, że planety, które są zbyt blisko Słońca, takie jak Merkury i Wenus, są przeznaczone bez naturalnych satelitów. Dobrze więc, że my, Ziemianie, mieliśmy szczęście żyć w świecie, który jest wystarczająco daleko od Słońca i ma wystarczająco dużą Kulę Wzgórza, aby utrzymać satelitę. Mamy również szczęście, że tak dawno temu doszło do masowej kolizji, która doprowadziła do powstania naszego Księżyca!
Napisaliśmy kilka artykułów dla Space Magazine o Mercury. Oto artykuł o grawitacji na Merkurym, a oto kilka faktów na temat Merkurego. A oto artykuł, który odpowiada na pytanie, ile księżyców znajduje się w Układzie Słonecznym?
Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat Merkurego, zapoznaj się z Przewodnikiem eksploracji Układu Słonecznego NASA, a tutaj znajduje się link do strony Missona NASA MESSENGER.
Nagraliśmy też odcinek Astronomy Cast o Merkurym. Posłuchaj tutaj, odcinek 49: Merkury.
