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Mercurio (astronomía)

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Mercurio
Mercurio en color - Prockter07 centrado.jpg
Foto de Mercurio hecha por la sonda MESSENGER
Estrella madre sol
Clasificación Planeta Tierra
Parámetros orbitales
(en el momento J2000)
Semieje mayor 5.791 × 10 7 km [1]
0,387 au [1]
Perihelio 4,6 × 10 7 km [1]
0,313 au [1]
Afelio 6,982 × 10 7 km [1]
0,459 au [1]
Circum. orbital 360 millones de km [N 1]
2.406 au
Periodo orbital 87.969 días [1]
(0,241 años ) [1]
Período sinódico 115,88 días [1]
(0.317256 años )
Velocidad orbital 38,86 km / s [1] (mínimo)
47,36 km / s [1] (promedio)
58,98 km / s [1] (máx.)
Inclinación orbital 7º [1]
Excentricidad 0,2056 [1]
Longitud de
nodo ascendente		 48,33167 ° [1]
Argom. del perihelio 77,45645 ° [1]
Satélites 0 [1]
Anillos 0 [1]
Datos físicos
Equat. Diámetro 4 879 , 4 km [1]
Superficie 7,5 × 10 13 m² [N 2]
Volumen 6.083 × 10 19 m³ [1]
Masa
3,3011 × 10 23 kg [1]
0,055 M ⊕
Densidad media 5.427 × 10 3 kg / m³ [1]
Aceleración de gravedad en la superficie 3,7 m / s² [1]
(0,378 g) [1]
Velocidad de escape 4,3 km / s [1]
Período de rotación 58,65 días [1]
(58 días y 15,6 horas) [1]
Velocidad de rotacion
(en el ecuador)		 3,0256 m / s [N 3]
Inclinación axial 0,034 ° [1]
Temperatura
superficial		 90 K ( −183 ° C ) [2] (min)
440 K [1] ( 167 ° C ) (promedio)
590–725 K [1] ( 317–452 ° C ) (máx.)
Presión atm 5 × 10 −15 bar [1]
Datos de observación
Aplicación Magnitude. +7,25 [3] (mínimo)
+0,12 [3] (promedio)
−2,48 [3] (máx.)
Aplicación Magnitude. 1,9
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Mercurio es el planeta más interno del sistema solar y el más cercano al Sol [4] . Es el más pequeño y su órbita es también la más excéntrica , o la menos circular, de los ocho planetas [N 4] . Mercurio orbita en una dirección directa (en sentido antihorario, como todos los demás planetas del sistema solar) a una distancia promedio de 0.3871 au del Sol con un período sidéreo de 87.969 [1] días terrestres. Mercurio también está en resonancia de rotación orbital : completa tres rotaciones alrededor de su eje cada dos órbitas alrededor del Sol [5] .

La excentricidad orbital es bastante alta y vale 0,205, 15 veces la de la Tierra . Desde la superficie, el Sol tiene un diámetro aparente promedio de 1,4 °, aproximadamente 2,8 veces el visible desde la Tierra, y alcanza los 1,8 ° durante la transición al perihelio . La relación entre la radiación solar en el perihelio y la del afelio es 2,3. Para la Tierra, esta relación es 1.07 [5] . La superficie de Mercurio experimenta la mayor excursión térmica entre todos los planetas, con temperaturas en las regiones ecuatoriales que van desde los 100 K (−173 ° C ) por la noche a los 700 K (427 ° C) durante el día ; las regiones polares, por otro lado, están constantemente por debajo de 180 K (-93 ° C). Esto se debe a la ausencia de la atmósfera que, de estar presente, desempeñaría un papel en la redistribución del calor. La superficie llena de cráteres indica que Mercurio ha estado geológicamente inactivo durante miles de millones de años.

Conocido desde la época de los sumerios , su nombre proviene de la mitología romana . El planeta se ha asociado con Mercurio , mensajero de los dioses , probablemente debido a su rapidez de movimiento en el cielo. Su símbolo astronómico es una versión estilizada del caduceo del dios [6] .

Observación

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Observación de Mercurio .
Tránsito de Mercurio . Mercurio es el punto oscuro en el centro inferior del disco solar. El área oscura cerca del borde izquierdo es una mancha solar .

Al ser un planeta interno con respecto a la Tierra , Mercurio siempre aparece muy cerca del Sol (su alargamiento máximo es de 27,8 ° [7] ), hasta el punto de que los telescopios terrestres rara vez pueden observarlo. Su magnitud aparente fluctúa entre −2,4 [1] y +7,2 [3] dependiendo de su posición con respecto a la Tierra y al Sol.

Durante el día, el brillo solar impide cualquier observación y la observación directa sólo es posible inmediatamente después de la puesta del sol , en el horizonte al oeste, o justo antes de la salida del sol al este, o excepcionalmente con motivo de eclipses totales [8] . Además, la extrema brevedad de su movimiento revolucionario permite que se observe solo durante unos días consecutivos, después de los cuales el planeta es indetectable desde la Tierra. Para evitar daños a los instrumentos, el telescopio espacial Hubble nunca se utiliza para tomar fotografías del planeta [9] .

Mercurio suele ser visible durante seis períodos al año, con tres apariciones por la mañana antes del amanecer y tres por la tarde inmediatamente después del atardecer [10] . Los mejores momentos para la observación son después del atardecer alrededor del equinoccio de primavera para el hemisferio norte y antes del amanecer alrededor del equinoccio de otoño para el hemisferio sur [10] , debido a la inclinación de la eclíptica en el horizonte [11] .

Los tránsitos de Mercurio observados desde la Tierra son mucho más frecuentes que los tránsitos de Venus gracias a la menor distancia del Sol y la mayor velocidad orbital: ocurren alrededor de trece cada siglo [12] . El tránsito ha brindado una excelente oportunidad para los estudios científicos desde la antigüedad. En 1600 se utilizaron los tránsitos de Mercurio para estimar el tamaño del planeta y calcular la distancia entre la Tierra y el Sol, entonces desconocida [12] . En los tiempos modernos, los tránsitos se utilizan para analizar la composición de la tenue atmósfera de la Tierra y como un elemento válido de comparación para los métodos de identificación de exoplanetas [12] .

Como en el caso de la Luna y Venus , un ciclo de fases también es visible para Mercurio desde la Tierra, aunque es bastante difícil observarlo con instrumentos de aficionado [13] .

Historia de observaciones

Pueblos antiguos

Las observaciones más antiguas del planeta de las que hay un rastro histórico se recogen en las tablas MUL.APIN , probablemente realizadas por astrónomos asirios alrededor del siglo XIV aC [14] El nombre utilizado para designar a Mercurio en estos textos, escrito en escritura cuneiforme , se transcribe como Udu. Idim. Gu \ u 4 .Ud ("el planeta que salta") [15] . Los registros babilónicos se remontan al primer milenio antes de Cristo. Los babilonios llamaron al planeta Nabu (o Nebo), el dios de la escritura y la sabiduría en su mitología [16] .

Los egipcios y los griegos asignaron a Mercurio, así como a Venus, dos nombres: uno como la estrella de la mañana y el otro como la estrella de la tarde [17] . Para los egipcios, las dos apariciones correspondían respectivamente a Seth , un dios nefasto que fue ahuyentado por la luz cegadora del sol naciente, y Horus , un dios benigno asociado con la figura del faraón y el estado. En cambio, en la tradición griega, se pueden encontrar dos pares de nombres para Mercurio. El más antiguo, atestiguado en la época de Hesíodo (finales del siglo VIII, principios del siglo VII a. C.), consistía en Στίλβων ( Stilbon , "el brillante"), como la estrella de la mañana, y Ἑρμάων ( Hermaon ), como la estrella de la tarde [18] . Posteriormente, estas denominaciones fueron reemplazadas por Apolo y Hermes, respectivamente [17] . Algunas fuentes atribuyen a Pitágoras (alrededor del 500 a. C.) la comprensión del hecho de que era un solo planeta [N 5] , otras en cambio se inclinan hacia un período posterior, alrededor del 350 a . C. [17] Los romanos llamaron al planeta Mercurio en honor al mensajero alado de los dioses, el dios romano del comercio y los viajes correspondiente al griego Hermes. El planeta probablemente recibió estos nombres debido a su rápido movimiento a través del cielo, más rápido que el de todos los demás planetas [4] [19] .

Ptolomeo en el siglo II a. C. escribió sobre la posibilidad de que Mercurio pasara frente al Sol en las Hipótesis planetarias . Sugirió que hasta el momento no se había observado ningún tránsito, ya sea por el tamaño del planeta, demasiado pequeño para que el fenómeno fuera observable o porque el evento era poco frecuente [20] .

El modelo de Ibn al-Shatir para las apariciones de Mercurio utiliza la multiplicación de los epiciclos a través del par de Tusi , eliminando así la excéntrica y la ecuante.

En la antigua China, Mercurio era conocido como Chen Xing (辰星), la Estrella de las Horas. Se asoció con el norte y el elemento agua en Wu Xing [21] . En las culturas china , coreana , japonesa y vietnamita modernas, el vínculo con Wu Xing se ha conservado y el planeta se llama "la estrella del agua" (水星) [22] .

En la mitología india, Mercurio se identificaba con el dios Budha , que presidía el miércoles [23] . En la mitología germánica y nórdica, el planeta y el día estaban dedicados al dios Odin (Woden en germánico ) [24] . Los mayas pueden haber representado al planeta como un búho o tal vez como cuatro búhos, dos expresando sus características matutinas y otros dos para las vespertinas, llevando mensajes al más allá [25] .

En el Surya Siddhanta , un tratado de astronomía indio del siglo V , se da una estimación del diámetro de Mercurio con un error de menos del 1% del valor conocido en la actualidad. Sin embargo, el cálculo se basó en la suposición inexacta de que el diámetro angular del planeta era de 3,0 minutos armin .

En la astronomía islámica medieval, el astrónomo andaluz Al-Zarqali en el siglo XI describió el deferente de la órbita geocéntrica de Mercurio como un óvalo; esto posteriormente no influyó ni en sus teorías ni en sus cálculos astronómicos [26] [27] . En el siglo XII Ibn Bajja observó "dos planetas como manchas oscuras en la cara del Sol". En el siglo XIII, Qotb al-Din Shirazi del Observatorio Maragheh sugirió que su predecesor pudo haber observado el tránsito de Mercurio o Venus en el disco solar [28] . Estos informes medievales de tránsitos planetarios fueron posteriormente reinterpretados como observaciones de manchas solares [29] .

En el siglo XV, el astrónomo indio Nilakantha Somayaji de la Escuela de Kerala desarrolló un modelo planetario del sistema solar parcialmente heliocéntrico en el que Mercurio orbitaba el Sol, que a su vez orbitaba la Tierra. Era un modelo similar al sistema tychónico sugerido por el astrónomo danés Tycho Brahe en el siglo XVI [30] .

Observaciones en la era científica

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Cartografía de Mercurio .
Mapa de características del albedo de mercurio producido por Giovanni Schiaparelli , década de 1880

Galileo Galilei hizo las primeras observaciones telescópicas de Mercurio a principios del siglo XVII . Aunque había logrado observar las fases de Venus , su telescopio no era lo suficientemente potente como para permitirle capturar también las de Mercurio, que fueron descubiertas en 1639 por Giovanni Battista Zupi proporcionando una prueba definitiva de que Mercurio orbita alrededor del Sol. Mientras tanto, en 1631 Pierre Gassendi fue el primero en observar un tránsito de Mercurio frente al Sol , según las predicciones de Giovanni Keplero [31] .

Un evento raro en astronomía es el paso de un planeta frente a otro ( ocultación ) visto desde la Tierra. Mercurio y Venus están ocultos cada pocos siglos y el evento del 28 de mayo de 1737 detectado por John Bevis en el Observatorio de Greenwich es el único observado históricamente [32] . La próxima ocultación de Mercurio por Venus tendrá lugar el 3 de diciembre de 2133 [33] .

Las dificultades inherentes a la observación de Mercurio lo han convertido en el planeta menos estudiado de los ocho del sistema solar. En 1800, Johann Schröter hizo algunas observaciones de las características de la superficie y afirmó haber observado altas montañas. 20 km . Friedrich Wilhelm Bessel utilizó los dibujos de Schröter y estimó erróneamente un período de rotación de 24 horas y una inclinación del eje de rotación de 70 ° [34] . En los años ochenta del siglo XIX, Giovanni Schiaparelli escribió mapas más precisos del área y sugirió que el período de rotación del planeta era de 88 días [35] , el mismo que el de revolución, y por lo tanto, el planeta estaba en rotación sincrónica con el Sol. así como la Luna está con la Tierra. El esfuerzo de cartografiar la superficie de Mercurio fue continuado por Eugène Michel Antoniadi, quien publicó sus mapas y observaciones en un libro en 1934 [36] . Muchas características de la superficie del planeta, y en particular las del albedo , toman su nombre de los mapas de Antoniadi [37] .

El astrónomo italiano Giuseppe Colombo observó que el período de rotación era aproximadamente dos tercios del orbital y propuso una resonancia de 3: 2 en lugar de la 1: 1 predicha por la teoría de la rotación sincrónica [38] .

Mapa de mercurio elaborado por Eugène Michel Antoniadi en 1934

En junio de 1962, investigadores soviéticos del Instituto de Ingeniería de Radio y Electrónica de la Academia de Ciencias de la URSS encabezados por Vladimir Kotel'nikov fueron los primeros en realizar observaciones de radar del planeta [39] [40] [41] . Tres años más tarde, las observaciones de radar adicionales realizadas con el radiotelescopio de Arecibo por los estadounidenses Gordon Pettengill y R. Dyce indicaron de manera concluyente que el planeta completa una rotación en aproximadamente 59 días [42] [43] . El descubrimiento fue sorprendente porque la hipótesis de que la rotación de Mercurio era sincrónica ahora era ampliamente aceptada y varios astrónomos, reacios a abandonarla, propusieron explicaciones alternativas para los datos de observación. En particular, la temperatura nocturna de la superficie del planeta resultó ser muy superior al valor esperado en el caso de la rotación sincrónica y, entre las diversas hipótesis, se propuso la existencia de vientos extremadamente poderosos que redistribuirían el calor de la cara iluminada. al oscuro [44] .

Los datos recopilados por la misión espacial Mariner 10 confirmaron la predicción de Columbus [45] y la precisión de los mapas de Schiaparelli y Antoniadi. Los astrónomos detectaron las mismas características del albedo cada segunda órbita y las registraron, pero no dieron la importancia necesaria a las del otro lado de Mercurio debido a las malas condiciones de observación al mirarlas.

Mercurio en la noche del 2 de mayo de 2021

Las observaciones desde la Tierra no permitieron adquirir más información sobre Mercurio y sus principales características permanecieron desconocidas hasta que fue visitada por Mariner 10 , la primera sonda espacial en visitar el planeta. Sin embargo, los recientes avances tecnológicos también han mejorado las observaciones desde la Tierra y, gracias a las observaciones realizadas por el Observatorio Mount Wilson con la técnica de imagen afortunada en 2000, fue posible resolver por primera vez detalles superficiales sobre la porción de Mercurio que había no ha sido fotografiado por Mariner 10 [46] . Observaciones posteriores nos han permitido plantear la hipótesis de la existencia de un cráter de impacto más grande que la Cuenca Caloris en el hemisferio no fotografiado por Mariner 10, un cráter al que informalmente se le ha dado el nombre de Cuenca Skinakas [47] . La mayor parte del planeta ha sido cartografiada por el radiotelescopio de Arecibo, con una resolución de 5 km, incluyendo depósitos polares en cráteres sombreados que pueden estar compuestos de hielo de agua [48] .

Misiones espaciales

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: exploración de Mercurio .
La primera imagen del hemisferio "desconocido" de Mercurio enviada por MESSENGER el 14 de enero de 2008

Mercurio fue visitado por primera vez en 1974 por la nave espacial estadounidense Mariner 10, que transmitió a la Tierra fotografías registradas durante tres sobrevuelos sucesivos.

Concebido para la observación de Venus y Mercurio, el Mariner 10 fue lanzado el 3 de noviembre de 1973 y llegó al planeta en 1974 , utilizando la maniobra de honda gravitacional por primera vez en la historia [49] [50] . La sonda hizo su primer sobrevuelo el 29 de marzo a una distancia mínima de 700 km , proporcionando las primeras imágenes inéditas del planeta y resultados científicos inesperados: la sonda registró un campo magnético relevante que se pensó que estaba casi completamente ausente [51] . El segundo sobrevuelo, el 21 de septiembre, fue mucho más lejos que el primero. Se decidió ahorrar combustible para permitir un tercer sobrevuelo que nos hubiera permitido comprender la naturaleza del campo magnético: ya sea intrínseco como el de la Tierra o inducido por el viento solar como el de Venus [52] . El sobrevuelo se produjo a aprox. 50 000 km de la superficie y proporcionó más imágenes de la superficie iluminada y detalles del polo sur [52] . Las maniobras preparatorias para el tercer sobrevuelo no estuvieron exentas de incidentes, pero aun así lograron llevar la sonda estadounidense a la distancia mínima de Mercurio el 16 de marzo de 1975, cuando pasó a tan solo 327 km de la superficie, lo que confirma la naturaleza intrínseca del campo magnético. campo y la existencia de una magnetosfera [52] . La sonda huyó del planeta después de fotografiar el 41% de la superficie del planeta, se apagó y permaneció en una órbita heliocéntrica .

La NASA lanzó la sonda MESSENGER en 2004, cuyo primer paso cercano de Mercurio, que tuvo lugar el 14 de enero de 2008 , fue precedido por un sobrevuelo cercano de la Tierra y dos de Venus y fue seguido por tres maniobras de honda gravitacional en Mercurio antes de la entrada en órbita. el planeta el 18 de marzo de 2011 [53] . Tras el primer sobrevuelo de Mercurio, la sonda MESSENGER envió las primeras imágenes del hemisferio "desconocido" de Mercurio a la Tierra. La misión permitió descubrir la composición de la superficie, revelar su historia geológica, analizar su campo magnético y verificar la presencia de hielo en los polos [54] . La misión terminó con la desintegración orbital y el impacto a alta velocidad en la superficie, presumiblemente creando un nuevo cráter con un diámetro de 16 metros [55] .

El 20 de octubre 2018, la ESA lanzó la BepiColombo misión espacial [56] , llamado así en honor del científico , matemático y el ingeniero Giuseppe Colombo ( 1920 - 1984 ). La misión está dirigida exclusivamente a la exploración del planeta más interior [57] . La misión tiene como objetivo profundizar en el estudio del planeta y poner a prueba la teoría de la relatividad general ; consta de dos orbitadores, uno que se estabilizará en una órbita con un apoermeo de 1500 km [58] para el estudio detenido del planeta y uno con apoermeo de 11 600 km [59] para el estudio de la magnetosfera.

Parámetros orbitales

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: parámetros orbitales de Mercurio .
Precesión de la órbita

La órbita de Mercurio resulta ser elíptica solo en una primera aproximación, de hecho está sujeta a la precesión del perihelio , efecto que puso en dificultad a los astrónomos y los cálculos de la física clásica del siglo XIX . Las anomalías observadas en la órbita del planeta hicieron que Urbain Le Verrier hipotetizara en 1859 la existencia de otro planeta, al que llamó Vulcano [60] ; Se suponía que la órbita de Vulcano tenía lugar completamente dentro de la de Mercurio. El primero en dar una explicación correcta de las anomalías de la precesión del perihelio de la órbita de Mercurio fue Albert Einstein gracias a la relatividad general en 1915 [61] , quien tuvo uno de sus bancos de pruebas sobre este fenómeno.

Mercurio se mueve en una órbita de 0,2056 excentricidad, a una distancia del Sol entre 46 000 000 e 69 820 000 km [1] , con un valor medio de 58 millones de km (respectivamente 0.307, 0.466 y 0,387 au ). El período sidéreo de Mercurio es de 88 días [1] , mientras que el período sinódico es de 115,9 días [1] . El plano orbital está inclinado sobre la eclíptica de 7 ° [1] .

Resonancia orbital de mercurio: la flecha roja representa un observador en la superficie

La velocidad sideral media del planeta es igual a 47 km / s [1] ; es el más alto de los planetas del sistema solar . El movimiento de rotación de Mercurio es muy lento: tarda 58,6 días en completar una revolución sobre sí mismo, y por lo tanto completa tres rotaciones cada dos revoluciones, en resonancia orbital 3: 2 [62] , esto significa que la duración del día solar (176 días ) es el doble de la duración del año (88 días); Mercurio es el único planeta del sistema solar en el que la duración del día es mayor que el período de revolución.

En el perihelio, la velocidad orbital muy alta se convierte en el componente predominante del movimiento solar aparente para un observador en la superficie, que primero vería al Sol estacionario en el cielo, luego revertiría su trayectoria moviéndose de oeste a este y finalmente reanudaría su trayectoria ordinaria. [63] .

Características físicas

Mercurio es el planeta más pequeño del sistema solar en términos de tamaño y masa. En términos de tamaño también es más pequeño [64] que Titán y Ganímedes , satélites naturales de Saturno y Júpiter , y, debido a su pequeño tamaño y su proximidad al Sol, la atracción gravitacional del planeta no ha podido frenar. una 'atmósfera consistente. Su forma es aproximadamente esférica y no tiene la forma geoidal característica ( aplanamiento en los polos e hinchazón en el ecuador) de los otros planetas [65] . El planeta no tiene satélites naturales ni anillos planetarios, aunque en 1974, poco antes del sobrevuelo cercano de la sonda Mariner 10 , una mala interpretación de algunos datos recibidos sugirió la presencia de una gran luna [66] .

Comparación del tamaño de los cuatro planetas terrestres : de izquierda a derecha, Mercurio, Venus , Tierra y Marte

Estructura interna

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Estructura interna de Mercurio .

La densidad de Mercurio, igual a 5,43 g / cm³ , es muy diferente al lunar y, por el contrario, muy cercano al terrestre. Esto sugiere que, a pesar de las similitudes con la Luna, la estructura interna del planeta se acerca más a la de la Tierra . Si bien la alta densidad de la Tierra es el resultado de una fuerte compresión gravitacional, Mercurio es mucho más pequeño y las regiones internas no están comprimidas como las de la Tierra, por lo que para tener tal densidad, se supone que su núcleo es relativamente grande y rico en hierro [67] .

Los geólogos estiman que el núcleo de Mercurio ocupa alrededor del 42% de su volumen, mientras que para la Tierra este porcentaje es del 17%. La investigación publicada en 2007, junto con la presencia de un campo magnético débil, sugiere que Mercurio tiene un núcleo de metal fundido conductor de electricidad [68] [69] [70] , rodeado por un manto de 500 a 700 km de espesor compuesto de silicatos [71 ] [72] . Según los datos del Mariner 10 y las observaciones de la Tierra, se cree que la corteza de Mercurio tiene entre 100 y 300 km de espesor [73] . Una característica distintiva de la superficie de Mercurio es la presencia de numerosas crestas estrechas, que se extienden hasta varios cientos de kilómetros de longitud. Se cree que estos se formaron por enfriamiento y contracción del núcleo y el manto, luego de la solidificación de la corteza [74] .

La estructura interna de Mercurio

El núcleo de Mercurio tiene un contenido de hierro más alto que cualquier otro planeta grande del sistema solar, y se han propuesto varias teorías para explicar esta característica. La teoría más acreditada es que Mercurio originalmente tenía una relación metal-silicato similar a los meteoritos de condrita común, que son el material rocoso típico presente en el sistema solar, y tenía una masa de aproximadamente 2,25 veces la actual [75] . Cuando se estaba formando el sistema solar, Mercurio pudo haber sido golpeado por un planetario de aproximadamente 1/6 de su masa y varios miles de kilómetros de diámetro. El impacto habría borrado gran parte de la corteza y el manto presentes en ese momento, dejando el núcleo como el componente predominante del cuerpo celeste. Se ha propuesto un proceso similar, conocido como teoría del impacto gigante , para explicar la formación de la Luna [75] .

Otra hipótesis sugiere que Mercurio puede haberse formado a partir de la nebulosa solar antes de que se estabilizara la producción de energía del Sol. En esta hipótesis, Mercurio habría tenido inicialmente el doble de su masa actual, pero después de la contracción del protosole , las temperaturas subieron a 2500 - 3500 K y tal vez incluso más ( 10000 K ). A tales temperaturas, la mayoría de las rocas de la superficie de Mercurio serían vaporizadas y luego arrastradas por el viento solar [76] .

Una tercera hipótesis propone que las perturbaciones debidas a la nebulosa solar provocaron la pérdida de las partículas más ligeras, que no fueron recogidas por Mercurio [77] . Cada hipótesis predice una composición de superficie diferente. Una respuesta concluyente podría provenir de la comparación entre los resultados de las observaciones que realizará la misión BepiColombo con los obtenidos por la misión MESSENGER [78] [79] . La sonda MESSENGER ha detectado niveles de potasio y azufre por encima de lo normal en la superficie, lo que parecería excluir la hipótesis del impacto gigante y la consiguiente vaporización de la corteza y el manto. Por tanto, los resultados parecerían favorecer la tercera hipótesis; sin embargo, se necesitan más estudios para confirmarlo [80] .

Superficie

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Superficie de Mercurio .
Mercurio en colores falsos, imagen tomada por la sonda Mariner 10 (1974) y procesada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA

Las primeras fotografías de la superficie se deben al astrónomo greco-francés Eugène M. Antoniadi ( 1870 - 1944 ) quien a principios del siglo XX dibujó mapas de este planeta [81] . Similmente alla Luna , il suolo di Mercurio è ampiamente craterizzato a causa dei numerosi impatti di asteroidi che hanno contrassegnato il suo passato e presenta bacini riempiti da vecchie colate laviche, ancora evidenti a causa della mancanza quasi assoluta di un' atmosfera [82] . Alcuni crateri sono circondati da raggi . Si esclude la presenza sul pianeta di placche tettoniche .

Mercurio, come la Luna, ha subito urti con meteoriti ed è normale che i pianeti in possesso di un'atmosfera consistente risentano in misura assai minore dell'effetto degli impatti, poiché i corpi incidenti vengono fortemente erosi dall'attrito atmosferico [83] . Inoltre l'atmosfera stessa erode lentamente la superficie del pianeta, cancellando le tracce dell'urto [84] . Oltre all'atmosfera ci sono diversi elementi che cancellano i crateri causati da asteroidi che non sono infatti presenti su Mercurio, come il vento e l'acqua. Inoltre un numero così ampio di crateri induce a supporre che il pianeta, come la Luna, manchi da numerosi secoli di attività interna.

Sulla superficie di Mercurio l' accelerazione di gravità è mediamente pari a 0,378 volte quella terrestre [1] . A titolo di esempio si potrebbe affermare che un uomo dalla massa di 70 kg che misurasse il proprio peso su Mercurio facendo uso di una bilancia tarata sull'accelerazione di gravità terrestre registrerebbe un valore pari a circa 25,9 kg .

La ridotta distanza di Mercurio dal Sole e l'assenza di un'atmosfera consistente lo rendono un pianeta con una grande escursione termica, con temperature superiori a 350 °C nella zona esposta al Sole, contro i −170 °C nella parte in ombra. Inoltre, l'insolazione media della superficie mercuriana è pari a circa 6 volte e mezzo quella della Terra; la costante solare ha un valore di 9,2 kW / m² [85] .

Crateri

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Crateri di Mercurio .
Il cratere Zola su Mercurio, Mariner 10, 1974

Alcuni tra i più grandi crateri di Mercurio superano i 200 km e prendono il nome di bacini. Al centro di molti crateri, spesso riempiti da antiche colate laviche ancora evidenti, s'innalzano piccole formazioni montuose. Il bacino più grande e più noto è la Caloris Planitia , dal diametro di circa 1 500 km: si tratta di una grande pianura circolare circondata da anelli di monti [86] [87] . Questo bacino deve il suo nome al fatto che si trova sempre esposto alla luce del Sole durante il passaggio di Mercurio al perielio e pertanto è uno dei punti più caldi del pianeta. Dal cratere fuoriescono gas a base di potassio e sodio che contribuiscono alla tenue atmosfera del pianeta [88] . Agli antipodi del bacino Caloris si trova un tipo di terreno collinare del tutto insolito, assente sul resto della superficie, di età stimata pari a quella dello stesso bacino antipodale. Si è formato probabilmente quando un grosso asteroide, impattando su Mercurio, ha generato il bacino Caloris provocando un' onda d'urto che ha convogliato agli antipodi [89] .

Alcuni crateri del polo nord, invece, sono in grado di schermare completamente la luce solare in alcune zone al loro interno, grazie anche alla scarsa inclinazione dell'asse orbitale, mantenendo la temperatura considerevolmente bassa per migliaia e milioni di anni, fino a circa −220 °C , e conservare così grosse risorse di acqua allo stato solido [90] .

Rupēs

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Rupēs di Mercurio .
Immagine radar del polo nord di Mercurio

Confrontando i dati dalle sonde Mariner 10 e MESSENGER a 30 anni di differenza, si è rilevato un restringimento del diametro del pianeta dai 3 ai 14 chilometri [91] . Il tutto si basa sul fatto che il suo nucleo di liquido ferroso si stia raffreddando, così facendo esso si solidifica e di conseguenza il volume dell'intero pianeta diminuisce. Queste modifiche si fanno sentire anche in superficie frastagliando la crosta [92] e creando rupēs di notevoli dimensioni, fino a 1 000 km di lunghezza e tre di profondità [91] .

Depositi polari

L'osservazione dal radiotelescopio di Arecibo ha rilevato delle formazioni strane all'altezza dei poli, molto riflettenti, simili a quelle che si ottengono osservando oggetti ghiacciati all'esterno del sistema solare [93] . I valori osservati sono compatibili con la presenza di ghiaccio coperto da un sottile strato di regolite . Data la ridotta inclinazione della rotazione di Mercurio, i crateri ai poli conservano delle zone perennemente oscurate dalla radiazione solare e hanno permesso al ghiaccio di conservarsi per miliardi di anni [93] . Questo ghiaccio ai poli è in una forma relativamente pura, ha lo spessore di almeno un metro (una stima dello spessore massimo non è possibile con sole osservazioni radar) e si estende per un'area di 30 000 km² se si considerano entrambi i poli; l'origine è probabilmente dovuta a impatti di comete [93] .

Nomenclatura e cartografia

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Nomenclatura di Mercurio .
Cartografia di Mercurio suddiviso in 15 maglie

L' Unione Astronomica Internazionale (UAI) è l'ente che controlla la nomenclatura dei pianeti; per l'assegnazione dei nomi delle caratteristiche geologiche di Mercurio, l'ente ha scelto un tema diverso per ogni caratteristica [94] :

  • alle catenae è stato dato il nome di un radiotelescopio ;
  • ai crateri il nome di un artista;
  • alle dorsa il nome di uno scienziato che ha contribuito allo studio di Mercurio;
  • alle faculae il nome serpente in varie lingue;
  • alle fossae il nome di opere architettoniche;
  • ai montes il nome caldo in varie lingue;
  • alle planitiae il nome Mercurio in varie lingue;
  • alle rupēs il nome di scoperte o missioni scientifiche;
  • alle valles il nome di città abbandonate.

L'UAI ha anche realizzato una cartografia suddividendo la superficie del pianeta secondo un reticolato adatto a una rappresentazione in scala 1:5 000 000, che definisce 15 maglie [95] per meglio localizzare le peculiarità della superficie.

Atmosfera

Elementi principali dell'atmosfera [96]
Elemento Frazione
Ossigeno 42%
Sodio 29%
Idrogeno 22%
Elio 6%
Potassio 0,5%

Per via della sua bassa attrazione gravitazionale Mercurio è sprovvisto di una vera e propria atmosfera come quella terrestre, fatta eccezione per esili tracce di gas probabilmente frutto dell'interazione del vento solare con la superficie del pianeta [97] . La composizione atmosferica è stata determinata come segue: ossigeno (42%), sodio (29%), idrogeno (22%), elio (6%), potassio (0,5%) e tracce di argon , anidride carbonica , vapore acqueo , azoto , xeno , kripton , neon , calcio e magnesio [96] . La pressione atmosferica al suolo, misurata dalla sonda Mariner 10 , è nell'ordine di un millesimo di pascal .

La bassa densità dell'atmosfera non le permette di innescare un meccanismo di distribuzione del calore ricevuto dal Sole ; per questo motivo e per la rotazione estremamente lenta, che espone lo stesso emisfero alla luce solare diretta per lunghi periodi, l'escursione termica su Mercurio è la più elevata finora registrata nell'intero sistema solare: l'emisfero illuminato raggiunge i 600 K ( 700 K nelle zone equatoriali), quello in ombra scende spesso fino a 90 K [13] .

L'azione intensa del vento solare produce un fenomeno assente negli altri pianeti ma presente nelle comete quando si avvicinano al Sole: la presenza di una coda cometaria . Il vento solare espelle atomi neutri dalla prossimità del pianeta rendendo misurabile una coda fino a distanze di oltre un milione di chilometri, composta principalmente da atomi di sodio [98] .

Immagine a banda stretta della coda di Sodio di Mercurio

Magnetosfera

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Magnetosfera di Mercurio .
Nel grafico è riportata l'intensità relativa del campo magnetico di Mercurio

A dispetto delle sue ridotte dimensioni e del lento moto di rotazione, Mercurio possiede un campo magnetico stabile, significativo e apparentemente globale. Le misurazioni delle sonde Mariner 10 e MESSENGER indicano un'intensità pari a circa l'1% del campo terrestre e lasciano presupporre che l'intensità all'equatore del pianeta sia compresa tra 250 e 290 nT [99] . Come quello della Terra, il campo magnetico di Mercurio è dipolare [100] , con inclinazione dell'asse magnetico rispetto a quello di rotazione inferiore ai 5° [99] .

È probabile che il campo magnetico sia generato con un effetto dinamo , in modo simile a quanto accade per la Terra [101] , sebbene siano state proposte anche alcune differenze [102] [103] . Il campo magnetico sarebbe generato dalla circolazione dei fluidi del mantello ricco di ferro. In particolare, i forti effetti mareali, causati dalla relativamente elevata eccentricità dell'orbita del pianeta, fornirebbero l'energia necessaria a mantenere il nucleo allo stato liquido [104] .

Il campo magnetico di Mercurio è sufficientemente forte da deflettere il vento solare e creare una magnetosfera di ridotte dimensioni attorno al pianeta, tanto piccola che la Terra riuscirebbe a contenerla [100] . La sua presenza riduce l' erosione cui è soggetta la superficie da parte del vento solare, sebbene non riesca a impedirla [105] . Le misurazioni del Mariner 10 lasciano pensare che il pianeta non sia circondato da fasce di radiazione (analoghe alle fasce di Van Allen della Terra), mentre hanno fornito prova della dinamicità della magnetosfera mercuriana la cui coda è interessata da intense tempeste magnetiche dalla durata di un minuto [106] .

Che la magnetosfera di Mercurio "perda" è stato confermato anche nel corso del secondo sorvolo della sonda MESSENGER, avvenuto il 6 ottobre 2008 [107] . La sonda ha incontrato "tornado" magnetici ampi fino a 800 km (un terzo del raggio del pianeta). Questi si formano in conseguenza dell'interazione tra il campo magnetico trasportato dal vento solare e quello planetario. I fenomeni di connessione cui sono soggetti i due campi, sotto le azioni di trasporto del vento solare, danno origine a strutture vorticose, tubi magnetici contorti su sé stessi, che aprono delle finestre nello scudo magnetico del pianeta, permettendo alle particelle del vento solare stesso di impattare direttamente sulla superficie di Mercurio. Si parla in tal caso di flux transfer event o "eventi di trasferimento di flusso" [107] .

MESSENGER ha inoltre rilevato che questi fenomeni si verificano con una frequenza dieci volte superiore che sulla Terra, dato che può essere solo parzialmente spiegato con la maggiore vicinanza al Sole di Mercurio [107] .

Astronomia su Mercurio

La Terra e la Luna viste dalla sonda MESSENGER in un'immagine ripresa il 6 maggio 2010. Sebbene al momento dello scatto la sonda non fosse ancora in orbita attorno a Mercurio, l'immagine per distanza e angolazione mostra il sistema Terra-Luna come apparirebbe a un osservatore posto su Mercurio.

Il cielo di Mercurio sarebbe nero anche di giorno, non avendo il pianeta un'atmosfera che lo circonda [108] . La differenza più grande rispetto al cielo terrestre è la maggior grandezza apparente del Sole, il cui diametro angolare può variare da 1,14 ° all' afelio a 1,73° quando si trova al perielio , cioè rispettivamente 2,1 e 3,2 volte più grande rispetto al Sole visto dalla Terra. L'orbita di Mercurio è infatti piuttosto eccentrica, e la distanza del pianeta dalla nostra stella varia considerevolmente nel corso del "suo" anno, durante cioè il moto di rivoluzione attorno al Sole [109] .

Mercurio ruota sul proprio asse più lentamente che attorno al Sole, con una risonanza di 3:2 che perdura il giorno solare 176 giorni terrestri: è questo il periodo necessario per rivedere il Sole al medesimo meridiano. Il moto del Sole nel cielo di Mercurio non è tuttavia rettilineo e costante, perché quando il pianeta si avvicina al perielio, la velocità orbitale aumenta, superando la velocità di rotazione, con il risultato che il Sole appare fermarsi in cielo e spostarsi per un breve periodo nella direzione opposta, per poi riprendere il suo normale scorrere da est a ovest [109] .

Sole a parte, l'oggetto più luminoso nei cieli di Mercurio sarebbe Venere, il pianeta più vicino, ancor più luminoso che visto dalla Terra. Da Mercurio infatti, oltre alla minore distanza, Venere sarebbe un pianeta esterno e arriverebbe all' opposizione mostrando il suo disco completamente illuminato, arrivando a brillare di magnitudine −7,7 . La Terra sarebbe comunque anch'essa molto luminosa, di magnitudine −5 [110] , accompagnata dalla Luna, di magnitudine −1,2 [N 6] . La separazione angolare massima tra la Terra e la Luna viste da Mercurio sarebbe di circa 15′.

Marte, meno brillante che visto dalla Terra, alla massima vicinanza raggiungerebbe una magnitudine −0,7 , mentre gli altri pianeti del sistema solare apparirebbero sostanzialmente come visti dalla Terra e leggermente meno luminosi, vista la maggiore distanza. [N 6]

Mercurio nella cultura

Etimologia, significato culturale e astrologia

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Mercurio (astrologia) .
Rappresentazione di Mercurio in un dipinto di Hendrick Goltzius

Il nome Mercurio deriva dalla mitologia romana, e sebbene fosse di derivazione etrusca ( Turms ), era il corrispondente del dio greco Ermes , che secondo la mitologia greca era nato da una relazione fugace tra Zeus e Maia , la più bella delle Pleiadi . Solitamente rappresentato come un giovane snello e atletico con in capo un elmetto alato, simbolo di velocità, era considerato il veloce messaggero degli dei, così come il pianeta è il più rapido nel suo moto di rivoluzione attorno al Sole. Mercurio ruota infatti attorno alla nostra stella in appena 88 giorni, e per la sua vicinanza al Sole può essere osservato solo per brevi periodi all'alba o al tramonto. Nella mitologia romana Mercurio possedeva caratteristiche simili a Ermes, e inoltre era il protettore del commercio e dei ladri, nonché simbolo della medicina [111] .

Dato il suo veloce movimento apparente in cielo Mercurio rimane solo 7,33 giorni in ogni costellazione dello zodiaco e astrologicamente è il pianeta dominante del segno dei Gemelli ( domicilio diurno) e della Vergine (domicilio notturno). Esso governa la comunicazione, la razionalità, la rapidità, l'astuzia, l'intelligenza e l'apprendimento rapido [112] .

Nell' astrologia cinese , Mercurio domina l'acqua, uno dei cinque elementi essenziali assieme a legno, fuoco, terra e metallo e che simboleggia la vita e la purificazione [113] .

Nella letteratura e nelle opere di fantascienza

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Mercurio nella fantascienza .

Nella letteratura classica Mercurio, come gli altri principali pianeti conosciuti fin dai tempi antichi, compare in numerose opere. Dante Alighieri nella Divina Commedia chiama il Secondo Cielo Cielo di Mercurio . Il Sommo Poeta lo descrive come il luogo dove abitano gli arcangeli e le anime che si attivarono per la gloria terrena, come l'imperatore Giustiniano I . Dante considerava Mercurio la "sua stella", perché Mercurio rappresenta la dialettica, in quanto è il pianeta più piccolo e più vicino al Sole e come scrisse lui stesso nel Convivio , è quello che "più va velata de li raggi del Sole che null'altra stella" [114] .

Essendo uno dei pianeti più vicini alla Terra, Mercurio è stato citato in numerose opere fantascientifiche , soprattutto prima del 1965, quando gli astronomi scoprirono che non era in rotazione sincrona come invece si pensava fino a quel momento [43] . Prima del 1965 molte opere lo descrivono infatti come un pianeta che volgeva sempre la stessa faccia al Sole e quindi metà della sua superficie era perennemente illuminata e l'altra metà sempre oscura.

Uno dei primi romanzi di fantascienza fu Entretiens sur la pluralité des mondes di Bernard le Bovier de Fontenelle , che descrive l'esistenza di mondi extraterrestri su Mercurio, Venere e Saturno.

Anche Isaac Asimov ha ambientato alcune delle sue storie su Mercurio. In Circolo vizioso , racconto del 1942 e riproposto nell'antologia Io, robot , due astronauti devono riparare delle miniere servendosi di un sofisticato robot. Conclusione errata è un giallo , dove per la morte di uno scienziato vengono indagati tre suoi colleghi, che erano stati rispettivamente sulla Luna, su Mercurio e sull'asteroide Cerere .

In Lucky Starr e il grande sole di Mercurio , lo scenario è un luogo posto al confine tra l'emisfero in ombra e quello alla luce perenne del pianeta (il romanzo è del 1956 e non si era ancora scoperto che Mercurio non è in rotazione sincrona). Sempre nel 1956 Alan E. Nourse scrive Brightside Crossing ( Traversata luminosa ), dove un gruppo di spedizione progetta di attraversare la superficie di Mercurio al perielio seguendo la linea equatoriale [115] .

Dopo che fu scoperto che la rotazione non era sincrona e in realtà Mercurio non volgeva sempre la stessa faccia al Sole, la descrizione di Mercurio nelle opere letterarie si aggiornò al passo con le conoscenze scientifiche del pianeta.

Fra le varie citazioni in romanzi e racconti, tra cui la menzione di una civiltà mercuriana di Arthur C. Clarke in Incontro con Rama , che tenta di distruggere l'astronave aliena senza riuscirci, Mercurio è lo scenario principale del romanzo di David Brin , Spedizione Sundiver , del 1980, dove i protagonisti trascorrono buona parte del tempo su Mercurio, base più vicina per studiare forme di vita intelligenti scoperte sul Sole. In Manifold: Space Mercurio è invece l'ultimo avamposto rimasto all'umanità, dopo che una potente razza aliena ha distrutto la razza umana dal resto del sistema solare [116] .

Note

Note al testo
  1. ^ Valore calcolato a partire da velocità orbitale media e periodo orbitale: 359 960 702 ,976 km .
  2. ^ Valore calcolato a partire dal diametro assumendo il corpo sferico: 74 796 748 km² .
  3. ^ Valore calcolato a partire dal diametro e dal periodo di rotazione: 0,003025064 km/s.
  4. ^ Plutone è stato considerato un pianeta fin dalla sua scoperta (nel 1930) al 2006, successivamente è stato classificato come pianeta nano . Plutone è anche più piccolo di Mercurio, ma è stato considerato essere più grande fino al 1976.
  5. ^ A Pitagora è frequentemente attribuita l'identificazione delle stella del mattino, Phosphorous, e della stella della sera, Hesperus, con il pianeta Venere.
  6. ^ a b Valore calcolato con le formule della legge dell'inverso del quadrato e della relazione luminosità/magnitudine
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