MERCURI (PLANETA): DESCOBRIMENT, CARACTERÍSTIQUES, COMPOSICIÓ, ÒRBITA, MOVIMENT - ART - 2024

Mercuri és el planeta més proper a el Sol i també el més petit d'entre els 8 planetes més grans de el sistema solar. Es pot veure a simple vista, encara que no és fàcil de trobar. Malgrat això, aquest petit planeta es coneix des de l'antiguitat.

Els astrònoms sumeris van registrar la seva existència cap al segle XIV aC, al Mul-Apin, un tractat d'astronomia. Allà li van donar el nom de Udu-Idim-Gu o "planeta de el salt", mentre que els babilonis li van cridar Nabu, missatger dels déus, el mateix significat que tenia el nom de Mercuri per als antics romans.

Figura 1. El planeta Mercuri. Font: Pixabay.

Com Mercuri és visible (amb dificultat) a l'alba o al al vespre, els antics grecs van trigar a adonar-se que era el mateix objecte celeste, així que a l'Mercuri de l'alba el van anomenar Apol·lo i a el del crepuscle Hermes, el correu dels déus.

El gran matemàtic Pitàgores va estar segur que es tractava d'el mateix astre i va proposar que Mercuri podia arribar a passar per davant del disc solar vist des de la Terra, com en efecte succeeix.

A aquest fenomen se'l coneix com a trànsit i passa de mitjana unes 13 vegades cada segle. L'últim trànsit de Mercuri va tenir lloc al novembre de 2019 i el proper serà al novembre de 2032.

Altres astrònoms d'antigues cultures com els maies, xinesos i hindús també van recollir impressions de Mercuri i els altres punts lluminosos que es movien en cel més ràpid que les estrelles de fons: els planetes.

La invenció de l'telescopi va impulsar l'estudi de l'elusiu objecte. Galileu va ser el primer a veure Mercuri amb instruments òptics, encara que el missatger celeste va mantenir ocults molts dels seus secrets fins a l'arribada de l'era espacial.

Característiques generals

planeta interior

Mercuri és un dels 8 planetes més grans de el sistema solar i juntament amb la Terra, Venus i Mart conformen els 4 planetes interiors, els més propers a el Sol i caracteritzats per ser rocosos. És el més petit entre tots i el de menor massa, però en canvi és el més dens després de la Terra.

dades obtingudes

Bona part de les dades sobre Mercuri provenen de la sonda Mariner 10, llançada per la NASA en 1973, la finalitat va ser recopilar dades dels veïns Venus i Mercuri. Fins llavors, moltes característiques de l'petit planeta eren desconegudes.

Cal destacar que no és possible apuntar telescopis com el Hubble cap a Mercuri, donada la sensibilitat dels equips davant la radiació solar. Per això a més de les sondes, bona part de les dades sobre el planeta provenen de les observacions fetes usant radar.

atmosfera

L'atmosfera mercuriana és molt tènue i la pressió atmosfèrica allà és una trillonésima part que la terrestre. La prima capa gasosa consta d'hidrogen, heli, oxigen i sodi.

Mercuri també posseeix camp magnètic propi, gairebé tan antic com el planeta mateix, semblant en forma a el camp magnètic terrestre, però molt menys intens: tot just de l'1%.

temperatures

Pel que fa a les temperatures a Mercuri, són les més extremes entre tots els planetes: en el dia arriben a aconseguir abrasadors 430 ºC en alguns llocs, suficient per fondre plom. Però a la nit les temperatures descendeixen fins -180 ° C.

No obstant això el dia i la nit de Mercuri difereixen molt del que experimentem a la Terra, per això més endavant s'explica com els veuria un hipotètic viatger que aconseguís la superfície.

Resum de les principals característiques físiques de l'planeta

-Massa: 3.3 × 10 ²³ kg

-Ràdio equatorial: 2440 km o 0.38 vegades el radi de la Terra.

-Forma: el planeta Mercuri és una esfera gairebé perfecta.

-Distància mitjana a el Sol: 58.000.000 km

Temperatura: de mitjana 167 ºC

-Gravedad: 3.70 m / s ²

-Camp magnètic propi: si, uns 220 nT d'intensitat.

-Atmósfera: tènue

-Densitat: 5430 kg / m ³

-Satèl·lits: 0

-Anells: no té.

Moviment de translació

Mercuri executa un moviment de translació al voltant de el Sol d'acord a les lleis de Kepler, que assenyala que les òrbites dels planetes són el·líptiques. Mercuri segueix l'òrbita més el·líptica -o elongada- entre tots els planetes i per això té la major excentricitat: 0,2056.

La distància màxima Mercuri-Sol és de 70 milions de quilòmetres i la mínima 46 milions. El planeta triga al voltant de 88 dies a completar una volta al voltant de el Sol, amb una velocitat mitjana de 48 km / s.

Això el converteix en el més ràpid dels planetes en orbitar a el Sol, fent honor al seu nom de missatger alat, però la velocitat de rotació al voltant del seu eix és considerablement menor.

Figura 2. Animació de l'òrbita de Mercuri al voltant de el Sol (groc), al costat de la de la Terra (blau). Font: Wikimedia Commons.

Però el curiós és que Mercuri no segueix la mateixa trajectòria de l'òrbita precedent, en altres paraules, no torna a el mateix punt de partida de la vegada anterior, sinó que experimenta un petit desplaçament, denominat precessió.

Per això es va creure durant un temps que existia un núvol d'asteroides o potser un planeta desconegut que pertorbava l'òrbita, a el qual es va cridar Vulcano.

No obstant això la teoria de la relativitat general va poder explicar satisfactòriament les dades mesurades, atès que la curvatura espai-temps és capaç de desplaçar l'òrbita.

En el cas de Mercuri, l'òrbita pateix un desplaçament de 43 segons d'arc per segle, valor que es pot calcular amb precisió a partir de la relativitat d'Einstein. Els altres planetes tenen desplaçaments propis molt petits, que fins ara no s'han aconseguit mesurar.

Dades de el moviment de Mercuri

Els següents són els números que es coneixen sobre el moviment de Mercuri:

-Ràdio mitjà de l'òrbita: 58.000.000 km.

- Inclinació de l'òrbita: 7º respecte a el plànol orbital de la Terra.

-Excentricidad: 0,2056.

- Velocitat orbital mitjana: 48 km / h

- Període de translació: 88 dies

- Període de rotació: 58 dies

- Dia solar: 176 dies terrestres

Quan i com observar a Mercuri

Dels cinc planetes visibles a simple vista, Mercuri és el més difícil de detectar, perquè sempre apareix molt proper a l'horitzó, opacado per la resplendor solar i desapareix a la poca estona. A més de que la seva òrbita és la més excèntrica (oval) de totes.

Però hi ha èpoques de l'any més apropiades per escodrinyar el cel en la seva recerca:

- A l'hemisferi nord: des de març fins a l'abril durant el crepuscle, i de setembre a octubre abans de l'alba.

-En els tròpics: al llarg de l'any, sota condicions favorables: cel clar i lluny de les llums artificials.

- A l'hemisferi sud: durant setembre i octubre abans de la sortida de el Sol, i de març a abril després de la posta. En general és més fàcil veure-ho des d'aquestes latituds perquè el planeta roman sobre de l'horitzó més temps.

Figura 3. Mercuri és visible molt baix a l'horitzó. Font: Pixabay.

Mercuri llueix com un punt de llum blanc lleugerament groguenc que no titila, a diferència de les estrelles. El millor és disposar de binoculars o un telescopi amb el qual es poden veure les seves fases.

De vegades Mercuri roman durant més temps visible a l'horitzó, depenent de el punt de la seva òrbita en què es trobi. I encara que és més brillant en fase plena, paradoxalment es veu millor en creixent o minvant. Per conèixer les fases de Mercuri, convé visitar llocs d'internet especialitzats en astronomia.

En tot cas, les millors oportunitats es donen quan està en la seva màxima elongació: el més llunyà possible a el Sol, així el cel més fosc en facilita la observació.

Una altra bona ocasió d'observar a aquest i els altres planetes és durant un eclipsi total de Sol, per la mateixa raó: el cel està més fosc.

Moviment de rotació

En contraposició al seu ràpid moviment orbital, Mercuri trencada lentament: triga gairebé 59 dies terrestres a fer una volta al voltant del seu eix, el que es coneix com a dia sideral. Per tant un dia sideral a Mercuri dura gairebé tant com l'any: de fet per cada 2 "anys" passen 3 "dies".

Les forces de marea que sorgeixen entre dos cossos sota atracció gravitatòria, són les responsables d'alentir la velocitat de rotació d'un d'ells o de tots dos. Quan això succeeix, es diu que hi ha acoblament de marea.

L'acoblament de marea és molt freqüent entre els planetes i els seus satèl·lits, encara que pot donar-se entre altres cossos celestes.

Figura 4. Acoblament de marea entre la Terra i la Lluna. El cas de Mercuri i el Sol és més complex. Font: Wikimedia Commons. Stigmatella aurantiaca

Un cas especial d'acoblament passa quan el període de rotació d'un d'ells iguala el de translació, com la Lluna. Aquesta ens mostra sempre la mateixa cara, per tant està en ro tació síncrona.

No obstant això, amb Mercuri i el Sol no passa exactament d'aquesta forma, ja que els períodes de rotació i translació de la planeta no són iguals, sinó en proporció 3: 2. A aquest fenomen se li coneix com ressonància spin-òrbita i també és freqüent en el sistema solar.

Gràcies a això poden passar coses peculiars en Mercuri, vegem:

El dia i la nit a Mercuri

Si un dia solar és el temps que triga el Sol a aparèixer per un punt i reaparèixer després en el mateix lloc, llavors en Mercuri el Sol arriba a sortir dues vegades en un mateix dia (solar), que triga 176 dies terrestres allà (veure figura 5)

Resulta que hi ha moments en què la velocitat orbital i la velocitat de rotació s'igualen, llavors semblés que el Sol retrocedeix en el cel i es torna cap al mateix punt pel qual va sortir, per després avançar de nou.

Si la barra vermella de la figura fos una muntanya, començant en la posició 1 seria migdia al cim. A les posicions 2 i 3 el Sol il·lumina una part de la muntanya fins que es posa per l'oest, en la posició 4. Per llavors ha recorregut la meitat de l'òrbita i van transcórrer 44 dies terrestres.

En les posicions 5, 6, 7, 8 i 9 és de nit a la muntanya. A l'ocupar la 5 ja ha donat una volta completa sobre el seu eix, girant ¾ de volta en la seva òrbita al voltant de Sol. En 7 és mitjanit i van transcórrer 88 dies terrestres.

Es requereix una altra òrbita perquè torni a ser migdia, havent de passar per les posicions 8 fins a 12, la qual cosa pren altres 88 dies, en total 176 dies terrestres.

L'astrònom italià Giuseppe Colombo (1920-1984) va ser el primer a estudiar i explicar la ressonància 3: 2 de el moviment de Mercuri.

Figura 5. Dia i nit a Mercuri: ressonància orbital, després de ½ òrbita, el planeta ha donada ¾ de volta sobre el seu eix. Font: Wikimedia Commons.

composició

La densitat mitjana de Mercuri és 5,430 kg / m ³, amb prou feines menor que la terrestre. Aquest valor, conegut gràcies a la sonda Mariner 10, no deixa de ser sorprenent, tenint en compte que Mercuri és més petit que la Terra.

Figura 6. Comparativa Mercuri-Terra. Font: Wikimedia Commons. NASA Mercury image: NASA / APL (from MESSENGER)

A l'interior de la Terra la pressió és més gran, per la qual cosa hi ha una compressió extra sobre la matèria, que disminueix el volum i augmenta la densitat. Si no es té en compte aquest efecte, Mercuri resulta ser el planeta amb major densitat que es coneix.

Els científics creuen que es deu a un elevat contingut d'elements pesats. I el ferro és l'element pesat més comú en el sistema solar.

En general la composició de Mercuri s'estima en un 70% de contingut metàl·lic i 30% silicats. En el seu volum es troben:

-Sodio

-magnesi

-Potasio

-Calci

-Ferro

I entre els gasos es troben:

-Oxígeno

-Hidrógeno

-Helio

-Trazas d'altres gasos.

El ferro present en Mercuri està en el seu nucli, en una quantitat que supera amb molt al estimat en altres planetes. A més, el nucli de Mercuri és, comparativament, el més gran de tots en el sistema solar.

Una altra sorpresa més és l'existència de gel en els pols, que a més està cobert d'una matèria orgànica fosca. Resulta sorprenent perquè la temperatura mitjana de l'planeta és molt elevada.

Una explicació és que els pols de Mercuri sempre estan en perpètua foscor, protegits per elevats penya-segats que eviten l'arribada de la llum de el Sol i més, perquè la inclinació de l'eix de rotació és nul·la.

Quant seu origen, s'especula que l'aigua va poder haver arribat a Mercuri portada per cometes.

estructura interna

Com tots els planetes de tipus terrestre, en Mercuri es distingeixen tres estructures característiques:

-El nucli metàl·lic al centre, sòlid a l'interior, fos per fora

-Una capa intermèdia anomenada mantell

-La capa exterior o escorça.

És la mateixa estructura que presenta la Terra, amb la diferència que el nucli de Mercuri és molt més gran, proporcionalment parlant: un 42% aproximadament de l'volum de la planeta està ocupat per aquesta estructura. En canvi a la Terra el nucli ocupa gairebé el 16%.

Figura 7. L'estructura interna de Mercuri és semblant a la de la Terra. Font: NASA.

Com és possible arribar a aquesta conclusió des de la Terra?

Va ser mitjançant les observacions de ràdio realitzades a través de la sonda MESSENGER, les quals van detectar anomalies gravitacionals a Mercuri. Com la gravetat depèn de la massa, les anomalies ofereixen indicis sobre la densitat.

La gravetat de Mercuri també va alterar notablement l'òrbita de la sonda. Sumat a això, dades de radar van revelar moviments de precessió el planeta: l'eix de rotació de la planeta al seu torn té un gir propi, un altre indici de la presència d'un nucli de ferro fos.

Resumint:

-Anomalía gravitacionals

-Moviment de precessió

-Alteracions en l'òrbita de l'MESSENGER.

Aquest conjunt de dades, més tots els que la sonda va aconseguir recaptar, concorda amb la presència d'un nucli metàl·lic, de grans dimensions i sòlid al seu interior, i de ferro fos en el seu exterior.

El nucli de Mercuri

Hi ha diverses teories per explicar aquest curiós fenomen. Una d'elles sosté que Mercuri va patir un colossal impacte durant la seva joventut, el qual va destrossar l'escorça i part de la capa de l'recentment format planeta.

Figura 8. Tall comparat de la Terra i Mercuri, mostrant la grandària relativa de les capes. Font: NASA.

El material, més lleuger que el nucli, va ser llançat a l'espai. Més tard l'atracció gravitacional de la planeta va atreure de nou part de la runa i va crear un nou mantell i una escorça prima.

Si un enorme asteroide va ser el causant de l'impacte, el seu material va poder combinar-se amb el de el nucli original de Mercuri, proporcionant-li l'elevat contingut de ferro que té en l'actualitat.

Una altra possibilitat és que, des dels seus començaments, l'oxigen hagi escassejat al planeta, d'aquesta manera el ferro es conserva com ferro metàl·lic en comptes de formar òxids. En aquest cas, l'engrossiment de l'nucli ha estat un procés gradual.

Geologia

Mercuri és rocós i desèrtic, amb àmplies planes cobertes per cràters d'impacte. En línies generals la seva superfície és bastant semblant a la de la Lluna.

La quantitat d'impactes és un indicatiu de l'edat, ja que com més cràters hagi, més antiga és la superfície.

Figura 9. Cràter Dominici (el més brillant a dalt) i el cràter Homer a l'esquerra. Font: NASA.

La majoria d'aquests cràters daten de l'època de l'bombardeig intens tardà, un període en el qual asteroides i cometes van impactar amb freqüència a planetes i llunes de el sistema solar. Per tant el planeta ha estat geològicament inactiu durant molt de temps.

El més gran dels cràters és la conca Caloris, de 1550 km de diàmetre. Aquesta depressió està envoltada d'una muralla de 2 a 3 km d'alt creada pel colossal impacte que va formar la conca.

Als antípodes de la conca Caloris, és a dir, a la banda oposada sobre el planeta, la superfície està esquerdada pel fet que les ones de xoc produïdes durant l'impacte es van desplaçar a l'interior de la planeta.

Les imatges revelen que les regions entre els cràters són planes o suaument ondulants. En algun moment durant la seva existència Mercuri va tenir activitat volcànica, perquè aquestes planes probablement van ser creades per fluxos de lava.

Una altra característica distintiva de la superfície de Mercuri són nombrosos penya-segats llargs i costeruts, anomenats escarpes. Aquests penya-segats van haver de formar-se durant el refredament de la capa, que a l'encongir va fer aparèixer nombroses esquerdes a l'escorça.

Mercuri s'està encongint

El més petit dels planetes en el sistema solar està perdent mida i els científics creuen que és perquè no té plaques tectòniques, a diferència de la Terra.

Les plaques tectòniques són grans seccions d'escorça i mantell que suren sobre l'astenosfera, una capa més fluida pertanyent a el mantell. Tal mobilitat li atorga a la Terra una flexibilitat que els planetes no tenen tectonismo no tenen.

En els seus inicis, Mercuri era molt més calenta que ara, però a l'refredar va contraient de mica en mica. Una vegada que cessi el refredament, sobretot el de l'nucli, el planeta deixarà de encongir-se.

Però el que crida l'atenció en aquest planeta és la rapidesa amb què està succeint, per la qual cosa encara no hi ha una explicació consistent.

Missions a Mercuri

Va ser el menys explorat dels planetes interiors fins als anys 70, però a partir de llavors s'han succeït diverses missions no tripulades gràcies a les quals es coneix molt més sobre aquest petit i sorprenent planeta:

Mariner 10

Figura 10. Mariner 10. Font: Wikimedia Commons. NASA

L'última de les sondes de el programa Mariner de la NASA va sobrevolar a Mercuri tres vegades, des de 1973 fins a 1975. Va aconseguir cartografiar poc menys de la meitat de la superfície, només de la banda il·luminat pel Sol.

Un cop esgotat el seu combustible, el Mariner 10 està a la deriva, però gràcies a ell es va aconseguir inavaluable informació sobre Venus i Mercuri: imatges, dades sobre el camp magnètic, espectroscòpia i més.

MESSENGER (Mercury, Surface, Space Environment, geochemistry

Aquesta sonda va ser llançada en 2004 i va aconseguir entrar en l'òrbita de Mercuri en 2011, la primera a aconseguir-ho, ja que el Mariner 10 únicament va poder sobrevolar el planeta.

Entre les seves aportacions estan:

-Imatges de gran qualitat de la superfície, incloent el costat no il·luminat, que va resultar semblant a la banda ja conegut gràcies a l'Mariner 10.

-Mediciones geoquímiques amb diverses tècniques d'espectrometria: de neutrons, amb raigs gamma i raigs X.

-Magnetometría.

-Espectrometría amb llum ultraviolada, visible i infraroja, per caracteritzar l'atmosfera i executar un mapeig mineralògic de la superfície.

Les dades recollides pel MESSENGER demostren que l'actiu camp magnètic de Mercuri, a l'igual que el terrestre, és produït per un efecte dinamo creat per la regió líquida de l'nucli.

A més va determinar la composició de l'exosfera, un primíssima capa externa de l'atmosfera mercuriana, la qual té una peculiar forma de cua de 2 milions de quilòmetres de llarg, deguda a l'acció de vent solar.

La sonda MESSENGER va finalitzar la seva missió el 2015 a l'estavellar-se contra la superfície de la planeta.

BepiColombo

Figura 11. L'astrònom italià Giuseppe (Bepi) Colombo. Font: Wikimedia Commons.

Aquesta sonda es va llançar el 2018, per part de l'Agència Espacial Europea i l'Agència Japonesa d'Exploració Aeroespacial. Va ser nomenada així en honor a Giuseppe Colombo, l'astrònom italià que va estudiar l'òrbita de Mercuri.

Consta de dos satèl·lits: MPO: Mercury Planetary Orbiter i MIO: Mercury Magnetospheric Orbiter. S'espera que arribi als voltants de Mercuri en 2025 i el seu objectiu és estudiar les principals característiques de la planeta.

Alguns objectius són que BepiColombo porti nova informació sobre el notable camp magnètic de Mercuri, el centre de massa de la planeta, la influència relativista de la gravetat solar sobre el planeta i la peculiar estructura del seu interior.

referències

1. Colligan, L. 2010. Space! Mercury. Marshall Cavendish Benchmark.
2. Elkins-Tanton, L. 2006. The Solar System: the Sun, Mercury and Venus. Chelsea House.
3. Esteve, E. Mercuri el esmunyedís. Recuperat de: aavbae.net.
4. Trepitjar, S. The Solar System. The Inner Planets. Britannica Educational Publishing.
5. John Hopkins Applied Physics Laboratory. Messenger. Recuperat de: messenger.jhuapl.edu.
6. Mercuri. Recuperat de: astrofisicayfisica.com.
7. NASA. Foc i gel: Un resum del que va descobrir la nau espacial Messenger. Recuperat de: ciencia.nasa.gov.
8. Seeds, el Sr. 2011.The Solar System. Seventh Edition. Cengage Learning.
9. Thaller, Sr. NASA Discovery Alert: A Closer Look at Mercury s Spin and Gravity reveals the Planet 's Inner Solid Core. Recuperat de: solarsystem.nasa.gov.
10. Wikipedia. Mercuri (planeta). Recuperat de: es.wikipedia.org.
11. Wikipedia. Mercury (planet). Recuperat de: en.wikipedia.org.
12. Williams, el Sr. The Orbit of Mercury. How Long is a Year on Mercury ?. Recuperat de: universetoday.com.