Małe kolizje mają duży wpływ na atmosferę Merkurego

Źródło: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Merkury, nasz najmniejszy planetarny sąsiad ma niewiele czegoś co można by nazwać atmosferą, ale ma osobliwy cykl pogodowy: poranne deszcze mikrometeorytów.

Najnowsze modele bazujące na danych zebranych przez sondę MESSENGER (ang. Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging), która krążyła wokół Merkurego od 2011 do 2015 roku – rzucają nowe światło na określonego typu wpływ komet na bombardowanie powierzchni Merkurego drobnymi cząstkami pyłu, tzw. mikrometeoroidami. Opisywane badania także pozwoliły naukowcom uzyskać nowe informacje o tym jak takie deszcze mikrometeoroidów mogą wpływać na bardzo rzadką atmosferę Merkurego zwaną egzosferą.

Badania prowadzone przez Petra Pokornego, Menelaosa Sarantosa i Diego Janches z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt polegające na prowadzeniu symulacji różnych zderzeń meteoroidów odkryły zaskakujące regularności dotyczące pory dnia, w której dochodzi do zderzeń. Wyniki badań zostały opublikowane 19 czerwca 2017 roku w periodyku Astrophysical Journal Letters.

„Obserwacje prowadzone za pomocą sondy MESSENGER wskazują, że pył musi  docierać do Merkurego z określonych kierunków, dlatego też postanowiliśmy potwierdzić te obserwacje za pomocą modelowania”, mówi Pokorny. To pierwsze tego typu symulacje zderzeń z meteoroidami na Merkurym. „Symulowaliśmy meteoroidy w Układzie Słonecznym, szczególnie te pochodzące z komet, i pozwalaliśmy im ewoluować w czasie”.

Wcześniejsze odkrycia bazujące na danych zebranych za pomocą spektrometru UVIS pozwoliły naukowcom dostrzec wpływ uderzeń meteoroidów na powierzchnię Merkurego w ciągu dnia na powierzchni planety. Ilość magnezu i wapnia w egzosferze jest wyższa o świcie na Merkurym – co wskazuje, że uderzenia najczęściej występują na tej części planety, na której akurat jest świt.

Ta asymetria między zmierzchem a świtem jest skutkiem związku między długim dniem a krótkim rokiem na Marsie oraz faktu, że wiele meteoroidów w Układzie Słonecznym okrąża Słońce w kierunku przeciwnym do ruchu planet. Ponieważ Merkury rotuje stosunkowo wolno wykonując pełen obrót wokół własnej osi raz na 58 ziemskich dni, a okrąża Słońce w zaledwie 88 dni – ta część planety, na której trwa świt spędzie nieproporcjonalnie długi czas na ścieżce jednej z głównych populacji mikrometeoroidów. Owa populacja to meteoroidy wsteczne, krążące wokół Słońca w kierunku przeciwnym do planet i składające się z pozostałości po długookresowych kometach, które uległy zniszczeniu. Owe meteoroidy poruszają się pod prąd po orbitach planetarnych, dlatego też kolizje z planetami – w tym wypadku z Merkurym – są dużo silniejsze niż gdyby podróżowały w tym samym kierunku.

Te energetyczne kolizje pozwoliły badaczom lepiej zlokalizować źródło mikrometeoroidów zderzających się z powierzchnią Merkurego. Meteoroidy pierwotnie pochodzące z komet nie poruszałyby się wystarczająco szybko, aby doprowadzić do powstania obserwowanych kraterów. Tylko meteoroidy pochodzące z dwóch określonych typów komet – z rodziny Jowisza i typu Halleya – charakteryzują się prędkościami, które mogłyby odpowiadać za takie zderzenia.

„Prędkość meteoroidów kometarnych typu Halleya może przekraczać 360 000 kilometrów na godzinę”, mówi Pokorny. „Meteoroidy pochodzące od planetoid zderzają się z Merkurym przy dużo mniejszych prędkościach”.

Komety rodziny Jowisza, na które główny wpływ ma grawitacja największej planety Układu Słonecznego, charakteryzują się stosunkowo krótkim okresem orbitalnym poniżej 20 lat. Owe komety uważa się za małe fragmenty obiektów pochodzących z Pasa Kuipera. Komety typu Halleya mają dłuższe orbity o okresie ponad 200 lat. Pochodzą one z Obłoku Oorta, najodleglejszego rezerwuaru obiektów Układu Słonecznego, znajdującego się ponad 1000 razy dalej od Słońca niż Ziemia.

Rozkład obu typów komet w przestrzeni sprawia, że są to idealne kandydatki na źródła drobnych meteoroidów, które wpływają na egzosferę Merkurego.

Pokorny wraz ze swoim zespołem ma nadzieję, że ich wstępne wyniki poprawią naszą wiedzę o tempie, w jakim mikrometeoroidy pochodzenia kometarnego zderzają się z Merkurym, co z kolei pozwoli na udoskonalenie modeli Merkurego i jego egzosfery.

Źródło: NASA Goddard Space Flight Center