Čo vieme o tajomnom Merkúre?

Ján Svoreň

Napriek tomu, že Merkúr býva jasnejší ako všetky hviezdy s výnimkou Síria, len málokto ho videl na vlastné oči.

Planéta Merkúr z vesmíru. Zdroj: iStockphoto.com

Merkúr. Zdroj: iStockphoto.com

Merkúr je najmenšou z 8 planét slnečnej sústavy obiehajúcou okolo Slnka v jeho bezprostrednej blízkosti. Napriek tomu, že prvé záznamy pochádzajú už zo 14. storočia pred naším letopočtom, pre zlé pozorovacie podmienky v blízkosti Slnka patrí k najmenej preskúmaným telesám slnečnej sústavy.

Vzhľadom na uhlovú blízkosť k Slnku je výskum Merkúra zo Zeme ťažký. Prvé zábery povrchu s použiteľnými detailmi získal 305 m rádiový ďalekohľad v Arecibe. Merkúr skúmali aj 2 medziplanetárne sondy. V rokoch 1974 a 1975 sonda Mariner 10 preletela 3-krát okolo Merkúra vo vzdialenosti 327, 704 a 48 069 km. Sonda Messenger vykonala v rokoch 2011 – 2015 viac ako 4000 obehov vo výškach 200 až 15 000 km nad povrchom. Hlavným cieľom bolo štúdium riedkej atmosféry, povrchu a určenie základných fyzikálnych charakteristík.

Dozvieme sa o Merkúre v roku 2025 viac?

V rámci spoločnej misie Európskej kozmickej agentúry (ESA) a Japonskej kozmickej agentúry (JAXA) vypustili astronómovia 20. októbra 2018 k Merkúru sondu BepiColombo. Misia pozostáva z dvoch samostatných sond, nazvaných Bepi a Mio, z ktorých každá skončí na dráhe v inej výške nad povrchom Merkúra. Dosiahnuť Merkúr a usadiť sa na jeho obežnej dráhe je pomerne ťažké, keďže sa musíme vyrovnať so silným gravitačným poľom Slnka a súčasne dostať sondu na dráhu sklonenú 7 stupňov voči rovine ekliptiky.

Okrem korekčných motorov fungujúcich v presne stanovených časoch a intervaloch budú na zmenu dráhy sondy využité aj gravitačné pôsobenia planét. Za 7 rokov letu sonda využije raz gravitačné pole Zeme, 2-krát gravitačné pole Venuše a až 6-krát gravitačné pole samotného Merkúra. Prílet k Merkúru je plánovaný na 5. decembra 2025.

Úlohou sondy je komplexný výskum Merkúra vrátane jeho magnetického poľa, magnetosféry a vnútornej aj povrchovej štruktúry. Pre Slovákov je sonda zvlášť zaujímavá, keďže sa na jej príprave podieľali aj slovenskí vedci. Pracovníci Ústavu experimentálnej fyziky Slovenskej akadémie vied v Košiciach skonštruovali mechanické časti iónového hmotnostného spektrometra.

Vľavo - celkový pohľad na Merkúr, vpravo - výšky terénu na severnej pologuli.

Vľavo: celkový pohľad na Merkúr. Snímku získala sonda Messenger 6. októbra 2008 počas druhého blízkeho preletu okolo planéty. Vpravo: mapa severnej pologule Merkúra vytvorená na základe pozorovania sondou Messenger. Farby vyjadrujú výšku terénu od najnižšej (fialová) po najvyššiu (červená), maximálny výškový rozdiel je 10 km. Zdroj: archív J. S.

Záhada stáčania perihélia

Merkúr sa pohybuje okolo Slnka po pomerne výstrednej eliptickej dráhe, keď sa v perihéliu (najbližší bod dráhy k Slnku) priblíži k Slnku len na 46 miliónov km a v aféliu (najvzdialenejší bod) sa vzdiali až na takmer 70 miliónov km. Okolo Slnka obehne raz za 87,97 pozemského dňa, pričom okolo svojej osi sa otočí raz za 58,64 pozemského dňa.

Zaujímavosťou je, že 3 otočky okolo svojej osi vykoná presne za 2 obehy okolo Slnka. Perihélium (bod na dráhe kozmického telesa okolo Slnka, v ktorom je teleso najbližšie k Slnku) jeho dráhy sa posúva rýchlosťou až 1,55 stupňa za storočie, pričom niečo menej ako 1 percento tejto hodnoty nie je možné vysvetliť pomocou klasickej Newtonovej teórie gravitácie a pôsobením známych planét. Vznikol preto predpoklad, že existuje neznáma planéta, obiehajúca bližšie k Slnku. Stáčanie perihélia Merkúra bolo neskôr úplne vysvetlené ako dôsledok Einsteinovej teórie relativity.

Prečo Merkúr nevidíme, aj keď je jasný?

Prvé záznamy o pozorovaní Merkúra sú zo 14. storočia pred naším letopočtom z oblasti Mezopotámie. V starovekom Grécku bol najskôr považovaný za 2 rôzne planéty, a to podľa toho, či bol pozorovaný ráno pred východom alebo večer po západe Slnka. Až v 4. storočí pred naším letopočtom si pozorovatelia uvedomili, že ide o jedno teleso.

Dnes používané meno mu dali Rimania podľa boha obchodu a rýchleho posla bohov, čo pravdepodobne súvisí s tým, že v súlade s Keplerovými zákonmi sa pohybuje po oblohe najrýchlejšie zo všetkých planét slnečnej sústavy. Ďalekohľadom ho pozoroval ako prvý v roku 1610 Galileo Galilei (1564 – 1642).

Napriek tomu, že planéta Merkúr býva na oblohe jasnejšia ako všetky hviezdy s výnimkou Síria, len málokto ju videl na vlastné oči. Dokonca ani slávnemu Mikulášovi Kopernikovi (1473 – 1543) sa to nikdy nepodarilo.

Pri svojom obehu okolo Slnka vnútri dráhy Zeme sa Merkúr nikdy nevzdiali od Slnka viac ako 28 uhlových stupňov. Aj pri tejto konfigurácii, ktorej hovoríme najväčšia elongácia, sa nachádza nízko nad obzorom v Slnkom prežiarenom súmraku.

Najlepšie podmienky na jeho pozorovanie sú na rovníku. So vzďaľovaním sa od rovníka zviera ekliptika (v blízkosti ktorej sa Merkúr pohybuje) stále menší uhol s horizontom a podmienky na pozorovanie sa zhoršujú.

Na území Slovenska so zemepisnou šírkou približne 48 až 49 stupňov sú podmienky hraničné, no za dobrých poveternostných podmienok je Merkúr pozorovateľný. Keďže sa pohybuje okolo Slnka vnútri zemskej dráhy, počas obehu vidíme rôzne veľkú časť povrchu osvetlenú Slnkom – pozorujeme fázy rovnako ako v prípade Venuše a nášho Mesiaca. Fázy Merkúra objavil už v roku 1639 taliansky astronóm Giovanni Battista Zupi (1589 – 1650).

Vľavo - Merkúr - Severný pól s ľadom, vpravo: Kráter Picasso.

Vľavo: okolie severného pólu Merkúra. Snímky nasnímané sondou Messenger v rokoch 2011 a 2012 potvrdili náznaky vodného ľadu (žltá farba), ktoré na planéte objavili už pozemské rádiové ďalekohľady a ktoré sa nachádzajú v tienistých oblastiach v okolí pólov Merkúra. Vpravo: Kráter Picasso – veľká jama v tvare oblúka, ktorá sa nachádza na dne na východnej strane, vznikla pri odtoku podpovrchovej magmy a následnom prepadnutí nadložia. Zdroj: archív J. S.

Merkúr ako škvrna na Slnku

Obeh okolo Slnka vnútri dráhy Zeme spôsobuje, že sa občas Merkúr dostane medzi Slnko a Zem a na jasnom pozadí fotosféry Slnka ho môžeme pozorovať ako malú tmavú pomaly sa pohybujúcu škvrnu. O týchto prechodoch pred Slnkom uvažoval už Klaudios Ptolemaios (85 – 165), ktorý správne predpokladal, že neboli dovtedy pozorovateľné, lebo Merkúr je príliš malý.

Na pozorovanie tohto javu potrebujeme ďalekohľad s aspoň 10-násobným zväčšením, väčšinou sa používa metóda projekcie. Aj prvé zaznamenané pozorovanie prechodu Merkúra popred slnečný disk uskutočnil metódou projekcie v roku 1631 francúzsky astronóm Pierre Gassendi (1592 – 1655). Prechody Merkúra pred Slnkom je možné pozorovať približne 13-krát za storočie. K tomuto úkazu dochádza v máji a v novembri, pričom novembrové prechody sú dvakrát častejšie ako májové. Najbližší prechod Merkúra viditeľný z nášho územia nastane 13. novembra 2032.

Čo o Merkúre vieme

Merkúr má priemer 4880 km, je teda len o málo väčší ako náš Mesiac (priemer 3476 km), dokonca menší ako Jupiterov mesiac Ganymedes (5266 km) a Saturnov mesiac Titan (5149 km). Hustotou 5427 kg/m³ sa podobá Zemi.

Povrch je veľmi tmavý, keď Bondovo sférické albedo (pomer svetelného toku rozptýleného do všetkých smerov predmetom guľového tvaru k svetelnému toku dopadajúcemu na guľové teleso v rovnobežnom zväzku lúčov) má hodnotu len 0,142. Povrch je posiaty veľkým množstvom kráterov, pri prvom pohľade pripomína povrch nášho Mesiaca. Veľké množstvo zachovalých kráterov naznačuje, že bol geologicky neaktívny už miliardy rokov. Najväčším známym kráterom je bazén Caloris s priemerom 1550 km.

Napriek malým rozmerom a pomalej rotácii má Merkúr globálne magnetické pole, aj keď s veľkosťou len zhruba 0,011 magnetického poľa Zeme. Prítomnosť magnetického poľa svedčí s veľkou pravdepodobnosťou v prospech kvapalného jadra bohatého na železo.

Vľavo povrch Merkúra, vpravo detail sopiek.

Vľavo: povrch Merkúra. Mozaika poskladaná zo snímok sondy Messenger, zobrazená plocha má rozmery 400 x 680 km. Vpravo: jasné usadeniny okolo sopečných prieduchov naznačujú, že magma unikla počas silných erupcií. Zdroj: archív J. S.

Slabá atmosféra, výkyvy teplôt a žiadne ročné obdobia

Pre blízkosť k Slnku je často bombardovaný časticami slnečného vetra. Vďaka tomu a aj vďaka slabej gravitácii má len veľmi riedku atmosféru. Amplitúda teploty je preto najvyššia zo všetkých telies slnečnej sústavy a na rovníku dosahuje od -170 °C v noci po +430 °C cez deň. Rotačná os Merkúra sa odchyľuje len pol stupňa od kolmice k rovine obehu. Na Merkúre preto nie sú ročné obdobia.

Predpokladá sa, že krátery v okolí pólov, ktorých vnútra sú stále v tieni, môžu obsahovať vodný ľad. Atmosféra Merkúra obsahuje draslík, sodík, atomárny aj molekulárny kyslík, argón, hélium, dusík, oxid uhličitý, vodík a malé množstvo vody. Atmosféra je mimoriadne riedka, na úrovni laboratórneho vákua, a preto vôbec nechráni povrch pred žiarením a dopadmi asteroidov.

Merkúr má pevnú kôru s hrúbkou okolo 35 km a plášť zložený z kremičitanov, ktorý je hrubý približne 410 km. Pod tým je pevná vrstva obsahujúca zlúčeniny síry a železa hrubá cca 100 km, hlbšie je kvapalná vrstva jadra a pevné vnútorné jadro. Pomer kovového a kremičitého materiálu je 7 : 3. Jadro Merkúra zaberá asi 55 percent jeho objemu; na porovnanie – v prípade Zeme je to len 17 percent.

Vysvetlenie faktu, prečo má Merkúr také obrovské jadro, zatiaľ nepoznáme. Najprijateľnejšou sa javí hypotéza, že Merkúr sa pôvodne sformoval rovnako ako ostatné planéty zemského typu s podstatne väčším zastúpením kremičitanov v porovnaní s dneškom. Merkúr potom prežil jednu až dve kolízie s telesami podobnými veľkosťou Venuše alebo Zeme, počas ktorých prišiel o väčšinu pôvodnej kôry a plášťa.

Snímky získané sondou Messenger poskytli dôkazy o dávnej sopečnej aktivite. Odhalili viac ako 50 sopiek neaktívnych už aspoň 1 miliardu rokov.

Merkúr nemá žiadny mesiac.

 

O autorovi

Ján Svoreň

Ján Svoreň | externý autor

doc. RNDr. Ján Svoreň, DrSc.

  • V rokoch 1967 až 1972 vyštudoval astronómiu a geofyziku na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Komenského v Bratislave.
  • Od roku 1981 je vedeckým pracovníkom Astronomického ústavu Slovenskej akadémie vied v Tatranskej Lomnici. Venuje sa výskumu medziplanetárnej hmoty, predovšetkým komét a meteorov.
  • V roku 2016 získal Cenu ministra školstva, vedy, výskumu a športu SR za vedu a techniku v kategórii Popularizátor vedy.
  • V roku 2002 pomenovala Medzinárodná astronomická únia asteroid 1999 TE6 jeho menom – Svoreň.
  • Doposiaľ publikoval vyše 280 vedeckých a odborných publikácií.
  • Od roku 2002 je predsedom Vedeckého kolégia Slovenskej akadémie vied pre vedy o Zemi a vesmíre.
  • Je členom Medzinárodnej astronomickej únie aj Slovenskej astronomickej spoločnosti pri SAV.

Operačný program MSSR

Investícia do Vašej budúcnosti
Tento projekt je podporený z Európskeho fondu regionálneho rozvoja

Táto webová stránka vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Podpora národného systému pre popularizáciu výskumu a vývoja
(kód ITMS: 313011T136), spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.