Дмитрий Вибе: Год с Меркурием

18 марта 2011 года на орбиту вокруг Меркурия вышел зонд "Мессенджер". Сейчас он дорабатывал бы последние дни, однако год, проведённый с Меркурием, оказался успешным, и работу зонда решено продлить.

После низвержения Плутона Меркурий стал самой маленькой планетой Солнечной системы. Он не просто меньше всех остальных планет, он меньше даже некоторых спутников планет! Возможно, с этим отчасти связан некоторый недостаток внимания, уделявшегося Меркурию в программе космических полётов по внутренней Солнечной системе. К Венере и Марсу космические аппараты отправляются эскадрильями, а в истории Меркурия до недавнего времени полёт значился только один, да и то это был не полёт к планете, а три пролёта мимо неё, осуществлённые в 1974-1975 годах космическим аппаратом "Маринер-10".

Но не всё так просто с маленькой планетой. Взять хотя бы сами её габариты. Хоть Меркурий и уступает Ганимеду с Титаном в диаметре, но по массе превосходит их вдвое. Больше того, если считать по-честному, то Меркурий вообще оказывается самым плотным телом Солнечной системы. Формально его средняя плотность уступает только земной. Но если учесть, что вещество Земли уплотнено давлением её собственной массы, и привести плотности Земли и Меркурия к "одинаковому давлению", то плотность Земли окажется меньше.

Во-вторых, у Меркурия есть магнитное поле. Не остаточное, как у Марса, не индуцированное солнечным ветром, как у Венеры, а нормальное дипольное магнитное поле, как у Земли, только более слабое. В сочетании с большой плотностью оно означает, что у Меркурия есть жидкое железное ядро, на долю которого приходится значительная доля всей массы планеты.

Казалось бы, планета достаточно интересная, однако после "Маринера-10" в следующий раз человечество собралось к Меркурию только в 2004 году. Совершив сложную последовательность гравитационных манёвров, зонд "Мессенджер" сначала трижды пролетел мимо Меркурия (14 января 2008 года, 6 октября 2008 года и 29 сентября 2009 года), а потом, 18 марта 2011 года, стал спутником планеты - первым в истории освоения Солнечной системы.

За прошедший год с борта "Мессенджера" сделаны десятки тысяч снимков поверхности Меркурия с разрешением до 250 м, а иногда и гораздо выше, не говоря о бесчисленном множестве других измерений. В начале марта 2012 года в общий доступ выложен первый крупный блок результатов орбитальной деятельности зонда (около 2 терабайт), охватывающий период с мая по сентябрь 2011 года. Конечно, простому смертному от большей части этих данных будет мало радости, поэтому на сайте проекта есть игрушка попроще: детальная карта Меркурия с типичным интерфейсом интернетовских карт.

Я подробно остановлюсь на двух результатах картирования Меркурия, как во время предварительных пролётов "Мессенджера", так и с орбиты. Первый - вулканизм. Обширные равнины, похожие на лавовые поля, были замечены на поверхности планеты ещё при фотографировании с борта "Маринера-10". Они уже указывали, что на Меркурии в прошлом происходили излияния лавы, то ли из-за метеоритной бомбардировки, то ли из-за вулканических извержений. На новых фотографиях Меркурия лавовые потоки видны, конечно, с гораздо большими подробностями, но главное - теперь сфотографированы сами вулканы.

Первые снимки были получены ещё в январе 2008 года, во время первого пролёта «Мессенджера». На этой фотографии видно бесформенное углубление (отличающееся от округлых кратеров) - вулканический канал, окружённый светлым выброшенным веществом. Таких углублений со светлыми ореолами выбросов на Меркурии обнаружено уже немало. Предполагается, что они возникали в результате пирокластических извержений.

Особенно интересным оказался вулкан, замеченный во время третьего пролёта "Мессенджера". На снимках зафиксирован целый ударно-вулканический комплекс: 290-километровый метеоритный кратер (получивший имя Рахманинова), частично залитый лавой при более позднем извержении. Более детально структура выглядит так. В кратере Рахманинова две кольцевых кромки. Поверхность как внутренней области, так и области между кромками довольно гладкая, сформированная расплавленным и остывшим веществом. Но есть важное отличие: вся внутренняя область заметно светлее, чем большая часть пространства между кромками. Кроме того, в светлой внутренней области гораздо меньше мелких кратеров, чем в более тёмной внешней.

Подсчёт кратеров - единственный способ дистанционного определения возраста поверхности в подобных обстоятельствах. Чем больше кратеров, тем старше поверхность. Поскольку на тёмной поверхности кратеров больше, она образовалась раньше, и потому падения метеоритов оставили на ней больше "шрамов". Это, вероятно, вещество, расплавленное и застывшее при образовании самого кратера Рахманинова. А вот разлив светлой лавы произошёл позже, в результате иного события. При этом была залита вся внутренняя область кратера и часть внешней области. Под лавой оказалась погребена даже часть внутренней кромки. Логично предположить, что здесь поработал вулкан, и его признак в виде углубления со светлым ореолом также хорошо виден на снимке.

Интересно здесь то, что сам кратер Рахманинова (судя по количеству перекрывающих его более поздних кратеров) относительно молод. Соответственно вулкан должен быть ещё моложе. Это означает, что вулканизм на Меркурии отнюдь не закончился с остыванием внешней оболочки планеты. Извержения могли изредка происходить на планете ещё какой-нибудь миллиард лет назад. Может быть, Меркурий не до конца успокоился и сейчас? Впрочем, вулканизм на планете с жидким ядром не кажется чем-то уж совсем экзотическим.

Другой элемент меркурианского рельефа предположительно вулканического происхождения - "лунки" на дне кратеров. Они могли образовываться в результате обвала подземных пустот после ухода из них магмы.

Второй результат - странного вида "впадины", яркие углубления с резкими округлыми краями, наблюдаемые на дне многих ударных кратеров. Они встречаются как поодиночке, так и группами, имеют размеры от нескольких метров до нескольких километров, не перекрываются другими кратерами, что указывает на их относительную молодость. Ни форма "впадин", ни характер их расположения в кратерах не похожи на аналогичные характеристики "лунок" и вулканических каналов, так что, если "впадины" имеют вулканическое происхождение, это какой-то особенный вид вулканизма.

Неизменная связь с ударными кратерами наводит на мысль о том, что образование впадин происходит в результате обнажения глубинных горных пород. В частности, высказано предположение, что при падении крупного тела на поверхность Меркурия происходит взрывная сублимация летучих соединений, запасённых в коре планеты. Это предположение косвенно согласуется с данными радиолокации Меркурия, которые (как и в случае с Луной) указали на возможные залежи водяного льда в вечно тёмных приполярных кратерах.

Правда, обилие летучих соединений в коре Меркурия трудно согласовать с популярной гипотезой о происхождении его внутренней структуры. Наличие столь мощного ядра можно было бы объяснить столкновением Меркурия с крупной протопланетой. Допустим, в молодые годы Меркурий был более пропорционально сложен. Потом столкновение сорвало с него большую часть внешней оболочки, и мы в итоге получили то, что есть: маленькую планету с большим ядром (высокой плотностью, магнитным полем, вулканизмом и пр.). Объясняется таким образом почти всё, кроме одного: как могли в процессе столкновения выжить летучие соединения в остаточной коре Меркурия?

В целом приходится признать, что маленький Меркурий оказался совсем не нудной планетой, вполне способной соперничать с венерианскими облаками из серной кислоты и с то ли водным, то ли безводным Марсом. Да и вообще, пресловутые планеты земной группы объединены, по-видимому, только близким расположением к Солнцу. В остальном это четыре очень непохожих друг на друга тела.