Vznik Merkuru

Merkur je nejmenší a Slunci nejbližší planeta. Má neobvyklé složení – od ostatních planet se její nitro trochu liší. Nová teorie jeho vzniku je založena na počítačových simulacích.

Merkur

Merkur je nejmenší planeta naší Sluneční soustavy. Jeho průměr je 4 880 km, což je jen o něco více než průměr Měsíce. Přesto je Merkur díky velkému železnému jádru druhou nejhustší planetou soustavy.

Planeta se nachází v průměrné vzdálenosti 58 milionů km od Slunce. Jeden oběh kolem hvězdy mu trvá 88 pozemských dnů. Rotace je velmi pomalá – jeden den na Merkuru (od východu do východu Slunce) trvá 176 pozemských dnů.

Povrch Merkuru je posetý krátery, podobně jako Měsíc. Nemá klasickou atmosféru, pouze velmi tenkou exosféru tvořenou sodíkem, draslíkem, kyslíkem a vodíkem. Tato exosféra vzniká působením slunečního větru a dopady mikrometeoritů. Kvůli absenci atmosféry se povrchové teploty na planetě značně mění - ve dne dosahují až 430 °C a v noci mohou klesnout na -180 °C.
Merkur má obrovské železné jádro, které tvoří zhruba 85 % poloměru planety. Část jádra by se mohla nacházet v tekutém stavu. Silikátová kůra Merkuru je velmi tenká - Merkur měl podle dnes platné teorie kdysi ztratit část svého pláště při obří srážce.
Hmotnost Merkuru se odhaduje na 0,055 hmotnosti Země. Merkur má globální magnetické pole, které je 100× slabší než pozemské. Magnetické pole je posunuté oproti ose rotace, což naznačuje složité procesy v jádru.
Merkur kromě toho nemá žádné měsíce ani prstencový systém.

Za většinu našich poznatků o této planetě vděčíme jen hrstce vesmírných sond. V roce 1974 a 1975 ho zkoumala sonda Mariner 10. Messenger pracoval u Merkuru v letech 2011 - 2015. V současnosti se mu věnuje mise BepiColombo (vyslaná vesmírnými agenturami ESA a JAXA).

Vznik Merkuru

Dřívější teorie se snažily vysvětlit nezvyklé složení Merkuru hned několika způsoby. Na vině by například mohla být jeho blízkost Slunci. Merkur mohl ztratit velkou část své původní silikátové kůry vlivem intenzivního slunečního záření. Nicméně data z kosmické sondy MESSENGER prokázala, že povrch planety obsahuje značné množství těkavých prvků – což tuto hypotézu zpochybňuje. Nebylo by logické, aby Merkur ztratil značnou část své kůry a přitom si uchoval právě tyto těkavé prvky.

Další teorie se zaobírala gigantickou srážkou, na které se měla v minulosti planeta podílet. Mohutná kolize s jiným tělesem mohla odstranit většinu jejího silikátového pláště, takže více vynikne její železné jádro. Přitom i v takovém případě zůstává problém těkavých prvků. Následkem srážky by se samozřejmě odstranily těkavé prvky, které se dnes ovšem na Merkuru stále nacházejí.
Podle některých teorií mohlo silné magnetické pole v rané Sluneční soustavě způsobit, že do oblasti Merkuru doputovalo více kovových částic. Neexistují však dostatečné důkazy, že by tento proces byl tak efektivní.
Vzhledem k těmto nedostatkům se vědci zaměřili na novou hypotézu: Merkur mohl vzniknout v důsledku šikmé srážky dvou podobně velkých planetárních těles.

Počítačové simulace a nový model vzniku Merkuru

Vědecký tým provedl simulace pomocí metody Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). Díky ní se dá sledovat a modelovat dynamika kapalin a pevných těles během srážek vesmírných těles. Je to mimochodem podobná simulace, jaká byla už dříve úspěšně použita při modelování vzniku Měsíce po srážce Země s protoplanetou Theia.

Obě tělesa měla mít při srážce hmotnost přibližně 0,055 hmotnosti Země, což odpovídá hmotnosti Merkuru. Vědci zkoumali různé úhly nárazu (mezi 20° a 60°), různé rychlosti srážky (1,5–5 km/s) a odlišné podíly železa a silikátů v obou tělesech. Cílem bylo zjistit, jestli může taková srážka vytvořit planetu s podobnou hmotností, složením a chemickými vlastnostmi jaké pozorujeme u Merkuru.

Ukázalo se, že je to skutečně možné. Při úhlu dopadu 30°–50° a rychlosti 2–4 km/s zůstává zachována velká část železného jádra. Vnější silikátová vrstva je přitom částečně odstraněna nebo se odpaří. Hmotnost a obsah železa výsledného tělesa pak odpovídají dnešnímu Merkuru.
Planeta, která po srážce zůstává na oběžné dráze kolem Slunce, má v simulaci hmotnost zhruba 0,055 hmotnosti Země, což odpovídá dnešnímu Merkuru. Podíl kovového jádra v tělese pak činí kolem 65–75 %, což se velmi blíží skutečnému podílu železa na Merkuru (70 %).
Kromě toho zůstávají zachovány těkavé prvky. Mezi takové prvky patří například síra a draslík, které sonda Messenger identifikovala v povrchové vrstvě Merkuru. To znamená, že srážka nevyvolala vysoké teploty, takže se zachovalo chemické složení původní hmoty planety.

Srážky tohoto typu by mohly být častější, než se dříve předpokládalo. Dříve byly srážky mezi planetami obvykle modelovány jako kolize velkého tělesa s menším tělesem.

Jiné planetární soustavy

Tento mechanismus by mohl vysvětlit i přítomnost zvláštních exoplanet s netradičním podílem silikátů a kovů - obíhajících velice blízko svých hvězd.
Pokud se něco podobného mohlo v minulosti stát ve Sluneční soustavě, není vyloučeno, že se planety s velkým kovovým jádrem nacházejí také u cizích hvězd.

Výzkum by se v budoucnosti mohl věnovat chemickým modelům, které by mohly popisovat vývoj Merkuru v čase - využít by se mohla data, která nám poskytly vesmírné sondy BepiColombo a Messenger. Můžeme se tedy těšit na další zajímavé objevy.

^{Zdroje: ESA, NASA, Odkaz}