מסנג'ר לכוכב חמה-סיכום ממצאים

סיכום הממצאים של החללית מסנג'ר במסעה לעבר כוכב חמה (מרקורי).

מבוא

החללית הראשונה שצילמה את מרקורי (כוכב חמה) היתה מרינר 10 ב-1974 וב-1975. בסדרה של 3 טיסות מעבר שודרו ארצה 3000 תצלומים שכיסו 45% משטחו. צילומים אלה אפשרו מיפוי ראשוני של כוכב הלכת ובהסתמך עליהם הוכן אטלס שלו (1). היה ברור שבעתיד לבוא יבוצע מחקר מקיף יותר שייתן תמונה מלאה של כוכב הלכת כולו. ואמנם ב- 3.8.2004 שוגרה אליו חללית מחקר. משך הטיסה היה 5 שנים ובאפריל 2009 היא הגיעה ליעדה. היתה זו חללית המסנג'ר (Mercury, Surface, Space, Environment, Geochemistry and Ranging).

תוכנית הפעולה היא כניסת החללית למסלול סביב כוכב הלכת, צילומו ומדידתו במשך שנה ארצית אחת. המטרות שהחוקרים שמו לעצמם כיעד הם הרכב ומבנה הקרום, היסטוריה גיאולוגית, אופייה של האטמוספירה הדקה אופייה של המגנטוספירה הדינמית מבנה הגרעין והחומרים המצויים בקטבים. בהסתמך על מכלולו של מידע זה החוקרים מקווים לתת מענה לשאלות הבאות (2):

1. מדוע למרקורי בעל הצפיפות הגבוהה ביותר במערכת השמש, הגרעין שלו עשוי בעיקר מברזל?
2. מבין כוכבי הלכת הפנימיים, להוציא את כדור הארץ, מדוע לו יש שדה מגנטי גלובלי?
3. מדוע לכוכב הלכת הקרוב ביותר לשמש, עם טמפרטורה של C ° 455 בקו המשווה יש כנראה קרח מים בקטבים?

לביצוע משימותיה מצוידת החללית במצלמה, מד גובה לייזר, מגנטומטר ומספר ספקטרומים. להגנתה, הצד הפונה לשמש מצויד במגן חום העשוי מאותם חומרים קרמיים המגינים על מעבורת החלל בזמן שיבתה ארצה (2). בנוסף לכך מסלול החללית תוכנן כך שהנזק מחום השמש יהיה מינימלי. משעה שהחללית נכנסת למסלול סביב מרקורי, מרחקה מאותם חלקי קרקע המקבלים את רוב חומה של השמש הוא מינימלי, כך שזמן החשיפה של החללית לחום השמש המוחזר מאזורים אלה הוא קצר ככל שניתן. זהו מסלול בו הפריאפסיס- periapsis (הנקודה הקרובה היותר לקרקע וגם חלק מהמסלול בו מהירות החללית היא המקסימלית) היא בקווי רוחב גבוהים והאפואפסיס- apoapsis (הנקודה המרוחקת ביותר של המסלול מהקרקע והחלק של המסלול בו מהירות החללית היא הנמוכה ביותר) מרוחק מהקרקע. זהו מסלול בו הקרינה האינפרה אדומה המגיעה לחללית מהקרקע היא ברמת בטיחות סבירה (3).

טיסות המעבר

בניגוד למרינר 10 שזמן טיסתה היה 5 חודשים לחללית המסנג'ר תוכנן זמן טיסה ארוך יותר כדי לחסוך בדלק. בדרכה למרקורי החללית חלפה פעם אחת ליד כדור הארץ ופעמיים ליד נוגה מתוך מטרה להיעזר בכוח המשיכה שלהם כדי להגיע ליעדה. משעה שהחללית הגיעה למרקורי היא נכנסה למסלול שמשי וביצעה 3 מעברים ליד מרקורי וב-2011 היא תיכנס למסלול סביבו. בכל טיסת מעבר היא צילמה את מרקורי ומדדה אותו. טיסת המעבר הראשונה היתה בינואר 2008, טיסת המעבר השניה היתה באוקטובר 2008 וטיסת המעבר השלישית בספטמבר ספטמבר 2009 (4).

בטיסת המעבר הראשונה ב-14. 1. 2008שודרו ארצה 1213 תמונות. בטיסת מעבר זו נצפו חלקים מפני השטח שלא נצפו על ידי מרינר 10 ונעשה שימוש בפילטרים על מנת לקבל מושג ראשוני לגבי הרכב הקרקע. אחד היעדים הראשיים בטיסת מעבר זו היה אגן קלוריס. מרחק המעבר מהקרקע 200 ק”מ ( 4, 5). טיסת המעבר השניה היתה ב- 6. 10. 2008, מרחק המעבר מהקרקע היה 200 ק”מ ושודרו ארצה 1200 ק”מ. סך הכל כוסו 90% מפני השטח של מרקורי ( 6, 7). טיסת המעבר השלישית היתה ב-28.9.2009 , מרחק המעבר היה 230 ק”מ ושודרו ארצה 1559תצלומים.

סך הכל כוסו 98% מפני הכוכב. טיסת מעבר זו היתה משום חזרה לקראת הכניסה למסלול ב-2011 מכיון שרצף הפקודות ששודרו לחללית דומה לאלה שתשודרנה לחללית כאשר היא תיכנס למסלול סביב מרקורי. תמרון זה מביא את החללית למרחק הקצר ביותר מאזור קו המשווה מאשר בזמן בו תקיף את מרקורי. המסלול הסופי שלה יהיה קרוב יותר לאזור הקטבים (8, 9). על סמך תצלומים אלה יבחרו מקומות בהם החללית תבצע מדידות ממוקדות בזמן שתקיף את כוכב בלכת (10).

אטמוספירה (אקסוספירה)

כוח המשיכה של מרקורי זהה לזה של המאדים (0. 38 מזה של כדור הארץ). למאדים אטמוספירה דקה, צפיפותה 1% מזו של כדור הארץ והלחץ האטמוספירי 7 מיליבר. העדויות הגיאולוגיות מראות שבעבר הוא היה כוכב שופע במים נוזלים, מה שאומר שהלחץ האטמוספרי היה הרבה יותר גבוה והצפיפות גבוהה יותר. המשמעות היא שכוח משיכה בסדר גדול זה יכול להחזיק אטמוסיפרה מסיבית דיה. בשל קרבתו הרבה של מרקורי לשמש הוא לא יכול להחזיק אטמוספירה. להפתעת החוקרים מרינר 10 הראתה שבכל זאת יש לו אמוספירה, אך היא שונה לחלוטין מזאת של שאר כוכבי הלכת האטמוספריים במערכת השמש. בשל דלילותה החלקיקים הנעים בה מרוחקים מדי אחד מהשני מכדי להתנגש זה בזה והסיכויים שלהם גדולים יותר להתנגש עם הקרקע. מקור החלקיקים הוא בעיקרו מהקרקע עצמה. הם משתחררים ממנה באמצעות קרינת השמש, הפצצות של רוח השמש ואיוד מטאוריטים. מסיבה זו האטמוספירה קיבלה את השם אקסוספירה (exosphere) (11).

המסלול האקסצנטרי של כוכב בלכת, הסיבוב האיטי שלו סביב עצמו, האינטראקציה של החלקיקים עם המגנטוספירה, התווך הבינפלנטרי ורוח השמש, כל אלה ביחד, הם בעלי השפעה רבה על התנהגות החלקיקים, בשעות היום, בשעות הלילה וב”עונות” השנה. האטמוספירה מכילה אטומים של מימן, הליום, נתרן, אשלגן ומגנזיום. כאשר הם משתחררים מהקרקע הם מואצים על ידי הלחץ של רוח השמש ויוצרים זנב ארוך של אטומים שכיוונם מהשמש והלאה. דומה לזנב של שביט.

נפיצותם תלויה בשעות היממה של כוכב הלכת. בשעות היום הנפיצות שונה מהנפיצות הלילית. הגורמים המשפיעים על כך הם השדה המגנטי של מרקורי, רוח השמש וכנראה גם קו הרוחב. למרות דקותה האטמוספירה היא פעילה מאוד ( 12). השינויים העונתיים הורגשו בזנב. הנתרן הניטרלי בלט מאוד בשתי טיסות המעבר הראשונות. בטיסת המעבר השלישית עוצמתו היתה חלשה פי 10-20. התצפיות הראו שהסידן והמגנזיום מראים הבדלים עונתיים השונים מאלה הנתרן. מעקב אחר כל מרכיבי האטמוספירה יוביל להבנה טובה יותר של התהליכים המחוללים, מתחזקים ומשנים אותה (13).

זנב האטמוספירה

כפי שצוין קודם לכם למרקורי יש זנב הדומה לזנב של שביטים. בתצפיות ארציות קודם לשיגורה של המסנג'ר העריכו שאורכו של הזנב 40,000 ק”מ. בעקבות טיסות המעבר התברר שהוא ארוך הרבה יותר. שילוב בין תצפיות שונות הראה שאורכו מגיע ל-3. 6 מיליון ק”מ. התברר שהגזים הנפלטים מהקרקע, משעה שהם משתחררים ממנה, כוח המשיכה של מרקורי חלש מדי מכדי להחזירם חזרה. הלחץ של אור השמש דוחף אותם במהירויות גבוהות מאוד ונתיב מעופם הוא מהשמש והלאה והוא שיוצר את תצורת זנב השביט. זהו למעשה תהליך הדומה לאידוי כאשר אטומים או מולקולות סופגים מספיק אנרגיה כדי להשתחרר כמו אדים מתוך חומר. בקרקע של מרקורי ישנם אטומי נתרן. הם אמנם אינם המרכיב העיקרי , אך משמשים כ”עוקבים” (tracers) עבור גזים אחרים שקשה להבחין בהם מתצפיות ארציות. הסיבה לכך היא שהם פולטים אור בתחום הנראה של הספקטרום.

בהשוואה לזנבות של שביטים, בהם אפשר להבחין בעין בלתי מזוינת, הזנב של מרקורי חלש מדי ולצורך זה יש להצטייד בציוד מתאים. לצורך זה נעשה שימוש במספר טלסקופים , שניים בהרHaleakala שבהוואי ושניים במצפה מקדונלד שבטקסס. על ידי מדידת אורך הזנב ורוחבו אפשר לאפיין את המקורות הקרקעיים שלו. התצפית הראשונה נעשתה ביוני 2006 מהמצפה שבהוואי בשילוב עם טכניקת ה- Adaptive Optics . התברר שהמקור הקרקעי הוא בקווי רוחב גבוהים של מרקורי. כדי לתצפת את מלוא מימדיו של הזנב נעשתה תצפית נוספת במאי 2007. השתמשו ב-3 טלסקופים קטנים אחד במצפה Haleakala ושניים במצפה מקדונלד. הכוונה היתה לתפוש חלקים רחבים יותר של הרקיע. נעשה גם שימוש בטלסקופ שקוטרו 10 ס”מ כדי לקבל שדה ראייה גדול ביותר. בשעה ששלושת הטלסקופים האלה הראו את זנב הנתרן הגדול, הטלסקופ עם שדה הראיה הגדול נתן את התוצאות המפתיעות של הזנב שאורכו מגיע למיליוני קילומטרים (14).

בטיסת המעבר הראשונה שנעשתה בינואר 2008 נראו 10% מאטומי הנתרן שהותזו מפני השטח של מרקורי בשעת היום של כוכב הלכת הואצו לתוך ענן של נתרן באורך 40, 000 ק”מ ( 15). מדידה שנעשתה בטיסת המעבר השניה הראתה שתי פליטות נתרן רחבות בקטבים, אחת בקוטב הצפוני והשניה בקוטב הדרומי ופליטה חלשה באזור קו המשווה. בניגוד לפליטת הנתרן , פליטת הסידן היא סימטרית באזורי קו המשווה ובהירה פחות באזורי הקטבים. ההבדלים המרחביים בנפיצות של הסידן והנתרן מעידים על כך שכל אחד מהם פועל על פי תהליכים אחרים ( 16).

בשתי טיסות המעבר הראשונות התגלתה גם פליטת אטומי נתרן לתוך הזנב מהצד החשוך של מרקורי ובטיסת המעבר השלישית פליטת הנתרן היתה חלשה יותר פי 10-20. כמות קטנה זו מעידה על שינויים עונתיים בזנב הנגרמים על ידי רמות שונות של קרינת השמש כאשר מרחקו של כוכב הלכת מהשמש במהלך הקפתו אותה משתנה. בטיסת מעבר זו השפעתו של לחץ הקרינה היתה כמעט אפסית עד כדי כך שמעט מאוד נתרן נדחף לתוך הזנב. לעומת זאת הובחנה עלייה בכמות הסידן והמגנזיום בזנב. שילוב של כל הנתונים מראה שלכל אטום שינויים עונתיים ייחודיים לו ( 17).

מכתשים ואגנים

כמו הירח ורבים מהירחים של כוכבי הלכת הגזיים , כך גם על פני מרקורי מוצאים מכתשים רבים. חלקם קטנים וחלקם גדולים למאוד. הכיסוי הכמעט מלא של פני השטח בשלושת טיסות המעבר אפשר ספירה כמעט מלאה שלהם. רובם של המכתשים קוטרם קטן מ-100 ק”מ. באשר לשאר, ההתפלגות שלהם היא: 135 מכתשים בקוטר 100-200ק”מ, 17 מכתשים בקוטר 200-300 ק”מ, 6 מכתשים בקוטר 300-400 ק”מ, 2 מכתשים בקוטר 400-500 ק”מ, מכתש אחד בקוטר 643 ק”מ, מכתש אחד בקוטר 720 ק”מ ומכתש אחד בקוטר 1550 ק”מ. זהו אגן קלוריס שעל פי תצלומי מרינר 10 חשבו שקוטרו 1300 ק”מ ותצלומיה של המסנג'ר הראו את גודלו האמיתי (18, 19). המכתשים הגדולים במיוחד אחד שקוטרו 643 ק”מ , מכתש שקוטרו 720 ק”מ ומכתש קלוריס הם אגנים. מבחינה טופוגרפית המכתשים של מרקורי נמוכים פי 2 ממכתשי ירח כדור הארץ ( 12). התמונה הכוללת מאששת תצפית של מרינר 10 כי צפיפות המכתשים בקוטב הדרומי גדולה יותר מאשר בקוטב הצפוני ( 20).

כמו לרבים ממכתשי הירח, כך גם למכתשים של מרקורי, קרניים בהירות מסביבם. חומר שנזרק מתוכם בזמן היווצרותם. קרניים אלה יכולות להגיע למרחק של מאות קילומטרים. נמצאו מכתשים עם תופעות ייחודיות, כמו מכתש בקוטר 52 ק”מ אשר במרכזו שקע שצורתו קשתית (21) ומכתש Mattise עם המכתש הפנימי שלו ( 22), מכתש בקוטר 200 ק”מ שבו שקיעת קרקע למלוא אורכו ואפשר לראות בבירור את המתלול ששקיעה זו יצרה ( 23). תופעה אחרת היא מכתשים שמסביבם “הילה” שחורה. ל”הילה” זו שני הסברים. על פי הסבר אחד חומר כהה שהיה מתחת לקרקע נחשף לפני השטח בזמן פגיעתו של אסטרואיד או שביט ויצר את המכתשים. על פי הסבר שני, התפוצצויות גדולות שנוצרו בזמן הכתישה התיכו חלק מפני השטח הסלעיים והתיזו “נתחי פגיעה” (Impact melt) לאורך הקרקע. בדרך כלל סלע מותך כזה כהה יותר מפני שטח שלפני הפגיעה (24). לצד מכתשים אלה נמצא מכתש עם דפנות פנימיים כהים. יכול להיות שחומר זה שונה מסביבתו ( 25 ). לעומת זאת מכתש Lermontov רצפתו בהירה יותר מסביבתו החיצונית (26). מכתש גתה שקוטרו 340 ק”מ סמוך לקוטב הצפוני אשר הדופן הדרומי שלו פרוץ. נראה שלבה רבה פרצה דופן זו וזרמה החוצה. פני השטח של האגן חלקים ויש בו מעט מכתשים 1).

אגן קלוריס

כפי שראינו אגן קלוריס הוא למעשה מכתשו הגדול ביותר של מרקורי ומבחינת מימדיו קוטרו הוא שווה ערך לרבע מקוטרו של כוכב הלכת. בתוך האגן אפשר להבחין בטבעות קונצנטרית המתנשאות לגובה של 2-3 ק”מ ( 27). למישורים הנרחבים שבתוכו יש החזר אור חזק יותר מאשר אלה שמחוצה לו. תופעה זו הפוכה מזו שנצפתה הירח. הסבר אחד לתופעה זו מעלה את האפשרות שבזמן היווצרותו , חומר ממעמקים רבים נחפר החוצה ותרם את חלקו להתכה שנשמרה ברצפת האגן. על פי הסבר שני פני השטח של פנים הקרקע נבנו מחדש על ידי מגמה שבאה מתוך הקרום או המעטפת כתוצאה מההתנגשות של אסטרואיד או מטאוריט (28). במרכזו של האגן נמצא מכתש בקוטר 40 ק”מ שקיבל את השם אפולודורוס ומסביבו שקעים רבים מסודרים בצורה רדיאלית שאורכם מאות קילומטרים וקיבלו את השם העכביש (The spider). יכול להיות ששקעים אלה הם תוצר למתיחה וסדיקת רצפת האגן שנוצרה במהלך היווצרותו (29). על פי הערכה אחרת סדקים אלה נוצרו בשל פעילות געשית. זרימה מעלה של מגמה במרכז האגן יצרה מאגר משל עצמה במעמקים ויצרה רשת רדיאלית של דייקים (Dykes -דייק הוא חדירה דמוית לוח אנכי של חומר מגמתי מותך אל סדרת הסלעים שמעליו). אחת מקבוצות החוקרים בנתה מודל תלת מימדי של דפורמציות של קרום כוכב הלכת באגן ובדקה את ההשפעות של פגיעת מטאוריט במרכז. התברר שלחצים המתפתחים בתוך הקרום יכולים להסביר את נוכחותם של סדקים בהיקפים של האגן, אך לא את מארג הסדקים שבמרכזו. כאשר נבחנה השפעת פגיעתו של מטאוריט במרכזה של רצפת האגן התברר שהיווצרות האגן שחררה את הלחץ שנבנה ונחלש באזור המרכז ואפשרה לסדקים להתרחב ולהתפרש במלוא רוחב היריעה. מכיון שהמכתש הוא מעל לסדקים, נראה שמארג זה נוצר ביחד עם מכתש אפולודורוס. יש לציין שמודל זה אינו מקובל על חוקרים אחרים ועל פי הערכתם מציאותו של מכתש זה במרכז המארג היא מקרית בלבד ( 30).

בתוך השוליים של אגן קלוריס נמצא הר הגעש הגדול ביותר שנמצא על כוכב בלכת. נמצאו שקע חריג (Irregularly shaped depression) המשמש כנראה פתח געשי ושוליים של תצורה כיפתית המציינים את גבולות זרימתה של הלבה מפתח זה (31). המישורים הנרחבים והחלק התחתון של האגן נראים כמכוסים בלבה בדומה לזרימה הבזלתית שנמצאת על ירח כדור הארץ, אך בשונה ממישורי הירח, כמות הברזל בהם מועטה ולכן מייצגים סוג אחר של סלע. משמעותם של מישורים אלה היא קיומם של מקורות מגמה רבים בתוך החלק העליון של המעטפת. באגן נמצאו גם כתמים אדומים (red spots) שמקורם הוא כנראה גם כן געשי וגבולות הפרישה שלהם אינם חדים ולפעמים הם נמצאים במרכז ם של שקעים חסרי שפה. על פי הערכה מקורם הוא בהתפרצויות פירוקלסיטיות (רסיסים ממקור געשי) (32).

מחוץ לאגן נצפה מה שנראה כ- shield volcano המוקף במישורים חלקים נקי יחסית ממכתשים, מה שמעיד על כך שזהו אזור צעיר. בהתחשב בהיקפה של הפעילות הגעשית יכול להיות שמישורים אלה נוצרו לאחרונה, במונחי זמן גיאולוגיים ( 30).

בתוך האגן נמצאים מכתשים רבים בגדלים שונים כמו מכתש Nawahi שקוטרו 34 ק”מ והדפנות החיצוניים שלו כהים יותר מסביבתם מה שמרמז על הרכב כימי ומינרלוגי שונה (33). , מכתש Kertèsz שקוטרו 34 ק”מ אשר רצפתו בהירה במיוחד ומכתש קטן הנמצא סמוך לו ומסביבו חומר בצורת קרניים (34). תופעה נוספת שנצפתה היא סדרה של שברים באורך מאות קילומטרים ואשר לא השפיעו במאום על המכתשים שמסביבם, מה שמעיד על כך שסידוק זה התפתח קודם להיווצרותם של מכתשים אלה. שברים אלה נוצרו בעקבות כוחות מתיחה בקרום שעיוותו אותו והביאו לשקיעת קרקע (35).

אגנים אחרים

אגן שהתגלה על ידי המסנג'ר הוא מכתש שקוטרו 720 ק”מ ואשר קיבל את השם רמברנדט. ברצפתו של האגן סדרה של סדקים רדיאליים הדומים לאלה שנמצאו ב- Pantheon Fossae (36). רצפת האגן משומרת במצב טוב ואינה מכוסה בשכבה עבה של אבק געשי ועל פי הערכה נוצרה לפני 3.9 מיליארד שנה, סמוך לסוף התקופה בה כותשו כוכבי הלכת הפנימיים (37).

פעילות געשית

כפי שראינו באגן קלוריס וסביבתו הבחינו בזרימת לבה, לרבות מה שנראה כמו הר געש. תופעה זרימתית זו שאפשר לבצע בה חתכים סטריגרפיים, מוצאים כמותה גם במקומות אחרים על פני מרקורי ומבחינה זו יש לה תופעות מקבילות על ירח כדור הארץ. דוגמאות לכך הן בחלק המערבי של מרקורי שנמצאים בו מישורי הצפה רבים לרבות רצפות של מכתשים (38, 39, 40). בטיסת המעבר השלישית צולם אזור נוסף של כוכב הלכת שנראה כמו פתח געשי שהתפוצץ (9).

פעילות טקטונית

כמו בתצלומים ששודרו ארצה על ידי מרינר 10 , כך גם בתצלומים שהגיעו מהמסנג'ר אפשר להבחין בחריצים ארוכים. ההערכה היא שהם נוצרו כאשר פנימו של מרקורי התקרר וכוכב הלכת כולו התכווץ בשל כך (41 ). התוצאה היא מתלולים שיכולים להגיע לאורך של מאות קילומטרים. ישנם מתלולים הנמצאים כל כולם בתוך מכתשים וכאלה המתחילים באיזה שהיא נקודה מחוץ למכתשים וחודרים לתוכם. גובהם הוא 1 ק”מ (23, 42). ישנם כאלה המפרקים דופן של אחד המכתשים. מצב כזה מקל על קביעת הגיל היחסי שלהם (איזה אירוע גיאולוגי קדם לאירוע גיאולוגי אחר סמוך לו) (43).

אפיון הקרקע

מבין כל כוכבי הלכת הארציים, מרקורי הוא זה שעבר את בליית החלל החזקה ביותר. הסיבה לכך היא קרבתו הרבה לשמש, האינטראקציה של רוח השמש ושטף מיקרומטאוריטים שפגעו ופוגעים בפני השטח שלו יכולים להתיז חלקיקים ניטרליים וחלקיקים טעונים לתוך האקסוספירה ולחלל. הנפיצות של סיליקון, נתרן וגופרית יחסית לחמצן ברוח השמש, נמוכה מאוד ומצבי היינון שלהם גבוהים מדי ביחס לנפיצות שנמדדה ולכן אין שום ספק בכך שמקורם הוא בפני השטח של מרקורי ( 12). רוח השמש משנה את הכימיה של הקרקע במהלכה של ארוזית החלל. שינויים אלה יכולים לעזור בקביעת גיל הקרקע במקומות שונים ואלו חלקיקים ממנה נחשפו לאחרונה ( 45). 40% מפני השטח של מרקורי הם מישורים ומקורם בחומר געשי. חומר געשי רב פרץ החוצה אל פני השטח ויישר אותם. הרושם המתקבל הוא שהיו מספר התפרצויות כאלה בהיקף גלובלי (44).

במשך מספר שנים היתה הערכה שפני השטח עברו התכווצות בקנה מידה גלובלי משעה שהגרעין העשיר בברזל התחיל להתקרר. הערכה זו אוששה משעה שפני השטח צולמו כמעט במלואם. רואים בהם מדרונות שעיוותו צורות גיאולוגיות שונות , לרבות מכתשים שנחצו לשניים. נראה שהתכווצות זו היתה גדולה בשליש יותר ממה שחשבו (45). מבחינת הקרניים הצמודים למכתשים רבים, נמצאה על מרקורי תופעה ייחודית רק לו. קרניים הנמשכות כמעט למלוא אורכו. הן נמשכות מקוטב לקוטב ונראות כמו קווי אורך וכולן בהירות ( 46).

הגרעין

צפיפותו של מרקורי ביחס לגודלו היא גבוהה מאוד-5.44 גר/סמ”ק. ממדידתו התברר שמסת הגרעין היא 60% מהמסה שלו. הועלו 3 תיאוריות להסברת גודלו של הגרעין. על פי תיאוריה אחת חלקיקים בעלי צפיפות גבוהה נמשכו לשמש לפני היווצרותו של כוכב הלכת. על פי הסבר שני השמש איידה כנראה חלק מהצד החיצוני הסלעי של מרקורי בשלב מוקדם בחייו ועל פי הסבר שלישי התנגשויות ענקיות הסירו ממנו את השכבות החיצוניות שלו (47). התברר שהשדה המגנטי הנוצר בחלק החיצוני של הגרעין ואשר מונע על ידי התקררות הגרעין יוצר אינטראקציה חזקה ומורכבת בין החלק הפנימי של כוכב הלכת, פני השטח , האקסופירה והמגנטוספירה (12). הגרעין עשוי בעיקר מברזל והוא מכיל כנראה גם גופרית המורידה את נקודת ההתכה של הברזל ויש לה כנראה תפקיד ביצירת השדה המגנטי של מרקורי. תצפיות מכ”מ מכדור הארץ על סיבובו של כוכב הלכת סביב עצמו מעידות על תנודתיות קלה שלו המרמזת לכך שהגרעין מותך בחלקו (48). תצפיות מכדור הארץ והמסנג'ר באור הנראה ובאינפרה אדום הקרוב הראו שתכולת הברזל בסיליקטים בקרקע נמוכה. נתון זה מעורר שאלה מהותית באשר להתפתחותו של מרקורי. מה גרם לריכוז הגבוה של הברזל בגרעין ולדלילותו בפני השטח? (49).

שדה מגנטי

המסנג'ר מצאה שהשדה המגנטי של מרקורי זהה כמעט באפיוניו לזה שנצפה על ידי מרינר 10 לפני 30 שנה. לדיפול הממוצע יש כמעט אותה עוצמה , עם סטייה קלה בטווח של אחוזים בודדים והנטייה הזוויתית הקטנה שלו היא אותה. שדות מגנטיים של כוכבי לכת כמו זה של כדור הארץ נוצרים על ידי דינמו חשמלי הפועל בחלק החיצוני והנוזלי של הגרעין. מבין כוכבי הלכת הארציים למרקורי מבנה גרעין דומה לזה של כדור הארץ. השדה המגנטי , באופיו מגן על כדור הארץ מפני רוח השמש. הוא יוצר בועה מסביב לכדור הארץ-המגנטוספירה וביחד עם האטמוספירה העבה מגן על הקרקע מפני חלקיקים עתירי אנרגיה המגיעים מהמשמש וגם מפני קרניים קוסמיות. השדה המגנטי של כדור הארץ הוא דינמי באופיו. הוא נע מסביב לכוכב הלכת והקטבים נעים באופן מחזורי במשכי זמן גיאולוגיים ומשנים את חשיפת הקרקע לחלקיקים המסוכנים (28). בכך דומה מרקורי לכדור הארץ ומה שהפתיע את החוקרים הוא שהגרעין של מרקורי היה צריך להתקרר לפני זמן רב מאוד ואמור היה להפסיק את יצירת המגנטיזם. מבין החוקרים היו כאלה שחשבו שהשדה המגנטי שלו הוא שריד של העבר וקפא בקרום החיצוני. המדידות של המסנג'ר הראו שהשדה המגנטי הוא דו-קוטבי, מה שמעיד על קיומם של קטבים מגנטיים צפוני ודרומי. המשמעות היא דינמו מודרני ופעיל ( 12). ההשוואות שנעשו בין ממצאי טיסת המעבר הראשונה לטיסת המעבר השניה של המסנג'ר לממצאיה של מרינר 10 הראו שהשדה המגנטי הוא בעל מבנה סימטרי. לכך משמעות רבה מכיון שהוא מעיד על כך שהדיפול צמוד יותר לציר הסיבוב של כוכב הלכת סביב עצמו (50).

מגנטוספירה

בטיסת המעבר הראשונה המגנטוספירה היתה שונה מזו שצפתה על ידי מרינר 10. המסנג'ר מצאה מגנטוספירה שקטה עם מספר עדויות ללחץ פלסמתי משמעותי בתוכה. הגם שלא נמצאו חלקיקים אנרגטיים (עדויות להשפעתה של רוח השמש), כן נמצאו יונים נמוכי אנרגיה במגנטוספירה ואשר תואמים ללחץ פלסמתי בתוך השדה המגנטי (28 ). אמנם המגנטוספירה של מרקורי חלשה יותר בעוצמתה מזו של כדור הארץ, אך היא יכולה לחסום חלק גדול מרוח השמש מלהגיע לקרקע לפחות במספר מקומות. העדות לכך היא שכבה של המגנטוספירה הנעה מסביב לכוכב הלכת ביתר איטיות. יכול להיות שבמגנטוספירה יש חורים. נמצאו בה יונים שהותזו כנראה על ידי רוח השמש בקטבים. יכול גם להיות שמקור היונים באטמוספירה הדקה של מרקורי. התברר שלמרקורי אין חגורות ואן אלן משלו-חגורות חלקיקים דמויות כנף הנוצרים על ידי השדה המגנטי של כדור הארץ (51).

בטיסת המעבר השניה נמצאו הבדלים במגנטוספירה ביחס לטיסת המעבר הראשונה. התברר כי בטיסת המעבר הראשונה החללית נכנסה לחלק האפלולי של זנב המגנטוספירה והיא מדדה אזורים שקטים יחסית של שדות מגנטיים סמוכים יותר לכוכב הלכת ואז עוררו את השדה המגנטי סמוך לשחר. בטיסת המעבר השניה נמדדה דליפה חזקה של שטף מגנטי בצד היום של המגנטוספירה, פי 10 חזקה יותר מאשר ממה שנצפה מכדור הארץ בזמן הפעילות החזקה יותר שלו. כמות אנרגטית גדולה של רוח השמש במשרעת (Amplitude) הגדולה של גלי הפלסמה ובמבנים המגנטיים הגדולים שנמדדו על ידי החללית באותו זמן השתנות בהתנהגות המגנטוספירה , תומכת בהשערה שהשינויים היומיים הגדולים באטמוספירה של מרקורי הם תוצר של שינויים במיגון הניתנים על ידי האטמוספירה (44).

מקורות

1. Davis M. et al- Atlas of Mercury NASA SP-423

2. “NASA gives official nod to first Mercury Orbiter Mission” 7.6.2001
http://www.spacedaily.com/news/mercury-01a.html

3.”Messenger to feel the heat during hot periapsis” 4.9.2007
http://www.spacedaily.com/reports/ Messenger_ To_ Feel_ The_ Heat _During _Hot _Periapsis_999.html

4.Paulette B.-“ NASA spacecraft to make historic flyby of Mercury” 11.1.2008
http://www.spacedaily.com/reports/ NASA_ Spacecraft__ To_ Make _Historic_ Fflyby_ Of _ Mercury_999.html

5.”Message from Mercury safely down to Earth” 19.1.2008
http://www.spacedaily.com/reports/ Message_ From_ Mercury_ Safely _Down_ To _Earth_999.html

6.”NASA’S Messenger spacecraft returns to Mercury” 2.10.2008
http://www.spacedaily.com/reports/ NASA’S_ Messenger_ Spacecraft_ Returns _To_ Mercury_999.html

7. “A global view of Mercury’s surface” 14.1.2008
http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/image.php?gallery_ID=2&imageID=307

8.Clark S.-“NASA probe set for close encounter with Mercury” 28.9.2009
http://www.spaceflightnow.com/news/n0909/28messenger/

9.Philips T. –“Hidden territory on Mercury revealed” 4.11.2009
http://www.spacedaily.com/reports/ Hidden_ Territory _On_ Mercury_Revealed_On _Revealed_999.html

10. PIA12274: A bright spot in the lasting image
http://photojournal.jpl.nasa.gov/ PIA12274

11.Phillips T.-“An active Mercury” 1.5. 2009
http://www.spacedaily.com/reports/ An _Active _Mercury_999.html

12.Campbell P. –“Messenger settles old debates and makes discoveries at Mercury” 3.7.2008
http://messenger.jhuapl.edu/newscenter/pressreleases/2008/080703.asp

13.”Mercury rising” 5.11.2009
http://www.spacedaily.com/reports/ Mercury_ Rising_999.html

14”Boston university astronomers map full extent of Mercury’s comet- like tail” 7.2.2008
http://www.spacedaily.com/reports/ Boston _University _Astronomers_ Map_ Full_ Extent_ Of _Mercury’s _Comet_ Like_ Tail_999.html

15.”Magnesium detected during second flyby of Mercury” 5.5.2009
http://www.spacedaily.com/reports/ Magnesium _Detected _During _Second_ Flyby_Of_ Mercury_999.html

16.”First simultaneous Measurements of Sodium and Calcium in Mercury’s exosphere” 6.10.2008
http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/image.php?gallery_ID=2&imageID=258

17.Stephen C.-“More secrets of Mercury unveiled in September flyby” 3.11.2009
http://www.spaceflightnow.com/news/n0911/03messenger/

18.Gazetter of Planetary nomenclature -mercury
…ane&show=Fname&show=Late&show=long&show=Diam&show=Stat&show=Orig

19.”The great Caloris Basin on Mercury”
http://messenger.jhuapl.edu/news_room/multi03.html

20.”Messenger looks to the north” 14.1.2008
http://www.nasa.gov/mission_pages/messenger/multimedia/mercury_color114624.html

21.PIA10186: Mercury views an intriguing crater
http://photojournal.jpl.nasa.gov/ PIA10186

22.”Messenger dances by Matisse” 24.1.2008
http://www.space-travel.com/reports/ Messenger _dances_ by _Matisse_999.html

23.”Using reprojections to examine Mercury’s surface” 2.6.2009
http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/image.php?gallery_ID=2&imageID=310

24.”Craters with dark halos on Mercury” 21.2.2008
http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/image.php?gallery_ID=2&imageID=166

25.”An intriguing dark halo” 9.10.2008
http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/image.php?gallery_ID=2&imageID=227

26.”lermontov’s turbulent history” 6.10.2008
http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/image.php?gallery_ID=2&imageID=315

27.Paulette B.- “NASA spacecraft to make historic flyby of Mercury” 11.1.2008
http://www.spacedaily.com/reports/ NASA_ Spacecraft _To _Make_ Historic_ Fflyby_ Of_ Mercury_999.html

28.”Surprises stream from Mercury’s Messenger” 31.1.2008
http://www.spacedaily.com/reports/ Surprises_ Stream_ From_ Mercury’s_ Messenger_999.html

29.”The Spider” –Radial troughs within Caloris”
http://messenger.jhuapl.edu/news_room/multi03.htm

30.”Mercury’s Spider Pantheon Fossae formation lined to asteroid impact” 24.9.2008
http://www.spacedaily.com/reports/ Mercury’s _Spider_ Pantheon _Fossae _ Formation_ Lined_ To_ Asteroid _Impact_999.html

31.PIA11013: Mapping a volcano
http://photojournal.jpl.nasa.gov/ PIA11013

32.”Mercury’s surface dominaty by volcanism and iron-deficiency” 3.7.2008
http://www.spacedaily.com/reports/ Mercury’s _By_ Volcanism _And_ Iiron_ Deficiency_999.html

33.”Say aloha to Nawahi” 14.1.2008
http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/image.php?gallery_ID=2&image-ID=278

34.”Messenger captures a shot of Kertėsz” 14.12008
http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/pics/EN018826812M_label.jpg

35.”Exploring the evolution Of Caloris Basin” 19.3.2008
http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/image.php?gallery_ID=2&image_ID=174

36.”MESSENGER discovers an unusual large basin on Mercury” 6.10.2008
http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/image.php?gallery_ID=2&image_ID=279

37.”Evidence of past volcanic activity on Mercury” 2.5.2009
http://www.cosmosmagazine.com/news/2726/evidence-past-volcanic-activity-mercury

38.”Volcanism on Mercury” 20.1.2009
http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/image.php?gallery_ID=2&image_ID=288

39.PIA12313: Mercury’s geology: A story with many chapters
http://photojournal.jpl.nasa.gov/ PIA12313

40.PIA12330: Flooding Mercury surface
http://photojournal.jpl.nasa.gov/ PIA12330

41.”Mercury’s long cliffs” 14.1.2008
http://www.nasa.gov/mission_pages?messenger/multimedia/longcliffs.html

42.”Beagle Rupe gives Sveindottir an uplifting experience” 14.1.2008
http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/image.php?gallery_ID=2&image_ID=191

43.”Craters deformed and shortened” 14.1.2008
http://messenger.jhuapl.edu/gallery/sciencePhotos/image.php?gallery_ID=2&image_ID=194

44.”Messenger reveales Mercury as a dynamic planet” 30.4.2009
http://messenger.jhuapl.edu/news_release0433009.html

45.Thompson A.-“Volcanoes on Mercury solve 30 year mystery” 3.7.2008
http://www.msnbc.msn.com/id/25518217/print/1/displaymode/1098

46.PIA11245:Mercury as never seen before
http://photojournal.jpl.nasa.gov/ PIA11245

47.”spacecraft set to probe Mercury’s mysteries” 16.7.2004
http://www.newscientists.com/news.jsp?id-ns99996171

48.”Iron ‘snow’ maintain’s Mercury’s magnetic field” 7.5.2008
http://www.spaceflightnow.com/news/n0805/07mercury/

49.PIA12362:Mercury’s surface has more Iron+Titanium than previously thought
http://photojournal.jpl.nasa.gov/ PIA12362

50.”Messenger unveils more ‘hidden’ territory of Mercury” 29.10.2008
http://spaceflightnow.com/news/n0810/29messenger

51.”Mercury magnetosphere fends off the solar wind” 1.2.2008
http://www.spacedaily.com/reports/mercury_ Magnetosphere_ Fends _Off_ The _Solar_ Wind_999.html