Khác xa với cái chết, không gian ngoài hành tinh Mercury là năng động và liên tục làm mới. Điều này cung cấp cho các nhà thiên văn học manh mối về bề mặt và môi trường hành tinh.
Đáng tiếc sao Thủy. Hành tinh nhỏ bé chịu đựng những cuộc tấn công bất tận bởi ánh sáng mặt trời dữ dội, gió mặt trời mạnh mẽ và các thiên thạch thu nhỏ tốc độ cao được gọi là micrometeoro. Hành tinh mỏng manh bao phủ, ngoài vũ trụ, gần như hòa quyện với khoảng trống của không gian, khiến nó quá mỏng để bảo vệ. Bởi vì điều này, nó thật hấp dẫn khi nghĩ về sao Thủy ngoài hành tinh như chỉ là phần còn lại của không khí cổ xưa.
Tuy nhiên, thực sự, ngoài vũ trụ liên tục thay đổi và được làm mới bằng natri, kali, canxi, magiê và nhiều thứ khác - được giải phóng khỏi đất Mercury bởi những hạt bụi. Những hạt này và vật liệu bề mặt Mercury Hồi phản ứng với ánh sáng mặt trời, gió mặt trời, vỏ từ tính của Mercury (vỏ từ tính) và các lực động khác. Do đó, exosphere có thể trông không giống nhau từ quan sát này sang quan sát tiếp theo. Khác xa với cái chết, không gian ngoài hành tinh Mercury là một nơi hoạt động tuyệt vời có thể nói với các nhà thiên văn học rất nhiều về bề mặt và môi trường hành tinh.
Mật độ của các proton từ gió mặt trời, được tính toán bằng cách mô hình hóa lớp vỏ từ tính của hành tinh, hay từ trường. Tín dụng hình ảnh: NASA / GSFC / Mehdi Benna
Ba bài báo liên quan được viết bởi các nhà khoa học tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, cung cấp cái nhìn sâu sắc về các chi tiết về cách thức ngoài vũ trụ được bổ sung và cho thấy mô hình mới của từ quyển và ngoài vũ trụ có thể giải thích một số quan sát hấp dẫn về hành tinh này. Những bài báo này được xuất bản như một phần của IcarusVấn đề đặc biệt tháng 9 năm 2010, dành cho việc quan sát Sao Thủy trong các lần bay thứ nhất và thứ hai của tàu vũ trụ MESSENGER. MESSENGER là viết tắt của MErcury Surface, Space ENvir, GEochemology và Ranging.
1. Sao Thủy thay thế. Không có tàu vũ trụ nào có thể hạ cánh trên Sao Thủy, vì vậy các nhà thiên văn học phải tìm ra gián tiếp những gì trên hành tinh đất Thổ. Một cách tiếp cận là nghiên cứu mặt trăng Trái đất. Goddard từ Rosemary Killen là một chuyên gia về khí quyển bên ngoài, hoặc ngoài vũ trụ, của cả mặt trăng và sao Thủy. Khi cô và các đồng nghiệp của mình muốn tìm hiểu loại đất nào có thể làm tăng nồng độ natri và kali có trong không gian ngoài sao Thủy, họ đã xem xét các mẫu mặt trăng. Trận đấu hay nhất của họ? Các mẫu được mang về bởi tàu vũ trụ Russia Luna Luna 16.
2. Đi đường riêng của họ. Các nguyên tử và phân tử trong bầu khí quyển Trái đất nảy ra xung quanh và va chạm mọi lúc, nhưng điều này không xảy ra nhiều trong vũ trụ ngoài hành tinh Mercury. Thay vào đó, các nguyên tử và phân tử có xu hướng đi theo con đường riêng của chúng và thực sự có khả năng va chạm với bề mặt hành tinh hơn so với nhau. Một sự kết hợp các quan sát từ kính viễn vọng trên trái đất và dữ liệu MESSENGER gần đây cho thấy rằng natri, canxi và magiê được giải phóng khỏi bề mặt bởi các quá trình khác nhau và hoạt động rất khác nhau trong không gian ngoài vũ trụ, Killen lưu ý.
3. Sức mạnh của ánh sáng mặt trời. Mô hình mới tiết lộ một lực lượng đáng ngạc nhiên giải phóng phần lớn natri vào ngoài vũ trụ và đuôi của Mercury. Các nhà nghiên cứu đã dự kiến yếu tố chính là các hạt tích điện chạm vào bề mặt và giải phóng natri trong một quá trình gọi là phún xạ ion. Thay vào đó, yếu tố chính dường như là các photon giải phóng natri trong một quá trình gọi là giải hấp photon (PSD), có thể được tăng cường ở các vùng bị tác động bởi các ion. Mô hình này được thực hiện bởi Matthew Burger, một nhà khoa học nghiên cứu của Đại học Maryland County (UMBC) làm việc tại Goddard cùng với Killen và các đồng nghiệp, sử dụng dữ liệu từ các con ruồi MESSENGER thứ nhất và thứ hai. Ánh sáng mặt trời đẩy các nguyên tử natri ra khỏi bề mặt hành tinh, tạo thành cái đuôi dài giống như sao chổi. Burger nói:
Gia tốc bức xạ mạnh nhất khi Sao Thủy ở khoảng cách trung bình so với mặt trời. Đó là vì Mercury đang di chuyển nhanh nhất tại thời điểm đó trên quỹ đạo của nó, và đây là một trong những yếu tố quyết định mức độ áp lực của bức xạ mặt trời tác động lên ngoài vũ trụ.
Tác động của micrometeoroids cũng đóng góp tới 15 phần trăm lượng natri quan sát được.
4. Ở phía bắc khắc nghiệt hơn. Phần lớn natri được quan sát thấy ở hai cực bắc và nam của Sao Thủy, nhưng một phân phối bị mất đã được tìm thấy trong chuyến bay MESSENGER đầu tiên: phát thải natri mạnh hơn ở bán cầu bắc 30% so với phía nam. Mô hình hóa từ trường sao Thủy Mercury do Mehdi Benna, một nhà khoa học UMBC làm việc tại Goddard và là thành viên của nhóm khoa học MESSENGER, và các đồng nghiệp của ông, có thể giúp giải thích quan sát này. Mô hình cho thấy các proton gấp bốn lần đánh vào Sao Thủy gần cực Bắc so với gần cực nam. Nhiều cuộc đình công hơn có nghĩa là nhiều nguyên tử natri hơn có thể được giải phóng bằng phương pháp phún xạ ion hoặc PSD. Nó đủ khác biệt để giải thích các quan sát. Benna nói:
Điều này xảy ra bởi vì từ trường đến từ mặt trời đã bị nghiêng trong quá trình bay của Sao Thủy. Trường này không đối xứng khi nó quấn quanh Sao Thủy. Cấu hình này cho thấy vùng cực bắc của hành tinh có nhiều hạt gió mặt trời hơn vùng cực nam.
Thủy ngân. Tín dụng hình ảnh: NASA
5. Chuyển sang số cao. Burger cho biết thêm rằng sự gia tăng các hạt tích điện gần cực bắc hoạt động cùng với các photon liên quan đến PSD. Anh ấy đã giải thích:
PSD chỉ ảnh hưởng đến bề mặt bên ngoài của các hạt đất. Các bề mặt trở nên cạn kiệt nhanh chóng và giải phóng một lượng natri hạn chế.
Ông nói rằng nhiều natri phải di chuyển từ bên trong mỗi hạt lên bề mặt và phải mất một thời gian. Burger thêm:
Nhưng sự gia tăng các hạt tích điện ở cực bắc làm tăng tốc toàn bộ quá trình này, do đó nhiều natri được giải phóng nhanh hơn.
6. Các hạt trong rãnh. Sau khi các proton từ mặt trời bắn phá mặt trời Mercury, bề mặt cực mạnh có thể tấn công các vật liệu được giải phóng và biến chúng thành các ion dương (quá trình quang hóa). Mô hình của Benna và các đồng nghiệp tiết lộ rằng một số các ion này có thể di chuyển khắp hành tinh trong một vành đai trôi dạt, có lẽ tạo ra một nửa vòng lặp hoặc thậm chí đi xung quanh nhiều lần trước khi thoát ra khỏi vành đai. Benna nói:
Nếu vành đai trôi này tồn tại và nếu nồng độ các ion trong vành đai trôi đủ cao, nó có thể tạo ra sự suy giảm từ tính trong khu vực này.
Các thành viên nhóm khoa học của MESSENGER nhận thấy sự nhúng trong từ trường ở cả hai phía của hành tinh. Benna lưu ý:
Nhưng cho đến nay, chúng ta có thể nói rằng một vành đai trôi dạt gây ra sự nhúng này. Các mô hình của chúng tôi và bởi các nhà nghiên cứu khác cho chúng tôi biết rằng một vành đai trôi có thể hình thành, nhưng liệu có đủ các ion ở đó để gây ra sự nhúng trong từ trường không? Chúng tôi không biết.
7. Maverick magiê. Tàu vũ trụ MESSENGER là người đầu tiên tìm thấy magiê trong vũ trụ ngoài hành tinh Mercury. Killen nói rằng các nhà thiên văn học dự đoán nồng độ magiê sẽ lớn nhất ở bề mặt và giảm dần theo khoảng cách theo cách thông thường (phân rã theo cấp số nhân). Thay vào đó, cô và các đồng nghiệp của mình phát hiện ra rằng nồng độ magiê trên cực bắc trong lần bay thứ ba
Sôi đang treo ở đó với mật độ không đổi, và rồi đột nhiên, nó rơi xuống như một tảng đá. Đây chỉ là một sự ngạc nhiên hoàn toàn, và đó là lần duy nhất chúng ta thấy được sự phân phối kỳ lạ này.
Killen nói thêm, nhiệt độ của magiê này có thể lên tới hàng chục nghìn độ Kelvin, cao hơn nhiều so với nhiệt độ bề mặt 800 Fahrenheit (427 độ C). Các quá trình dự kiến sẽ hoạt động trên bề mặt hành tinh có lẽ có thể giải thích cho việc này. Killen nói:
Chỉ có một quá trình năng lượng rất cao mới có thể tạo ra magiê rất nóng và chúng tôi không biết quy trình đó là gì.
Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng của Đại học Johns Hopkins đã chế tạo và vận hành tàu vũ trụ MESSENGER và quản lý sứ mệnh lớp Discovery này cho NASA.
Bài đăng này được xuất bản ban đầu tại trang web NASA MESSENGER vào ngày 1 tháng 9 năm 2010.
Điểm mấu chốt: Ba bài báo liên quan được viết bởi các nhà khoa học tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland và các đồng nghiệp của họ cung cấp cái nhìn sâu sắc về các chi tiết của sao Thủy được bổ sung, và cho thấy mô hình mới của từ quyển và ngoài vũ trụ có thể giải thích các quan sát của hành tinh.