Важни открития за екзосферата на Меркурий

Космическият апарат BepiColombo, съвместен проект на Европейската космическа агенция (ESA) и Японската агенция за аерокосмически изследвания (JAXA), изстрелян през октомври 2018 г., продължава да разкрива тайните на Меркурий.

От особен интерес за учените е екзосферата, ултраразредената газова обвивка на планетата. Нови данни за нея са получени с помощта на ултравиолетовия спектрометър PHEBUS, създаден с участието и на руски специалисти от Института за космически изследвания на Руската академия на науките.

Ултравиолетовият спектрометър за изучаване на състава и динамиката на екзосферата на Меркурий – PHEBUS (Probing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy) работи в два спектрални диапазона с дължина на вълната от 55 до 320 nm и има два допълнителни канала при 404 и 422 nm.

Устройството е инсталирано на един от двата орбитални апарата, които са част от станцията – европейският MPO, чиято цел е да изучава състава и характеристиките на планетата. Вторият, японският Mio, изучава магнитосферата и нейното взаимодействие със слънчевия вятър.

Според уебсайта на ESA, спектрометърът е разработен от консорциум от трима основни участници: Университетът Тохоку (Япония) е предоставил детекторите и главното входно огледало, IKI RAS (Русия) е отговорен за разработването и внедряването на сканиращата система, а Institut Pierre-Simon Laplace SA/IPSL (Франция) е поел проектирането, сглобяването, тестването и интегрирането на системата, както и е предоставил допълнителни детектори.

Апаратурата е инсталирана по такъв начин, че да може да провежда наблюдения на повърхността и екзосферата на планетата по време на прелитания покрай Меркурий.

Сондата извърши шест маневри с гравитационно подпомагане близо до небесното тяло, за да забави скоростта си и да влезе в работна орбита.

По време на четири от тях оборудването е измерило състава на екзосферата. Резултатите все още се обработват, но руски изследователи споделиха първите данни.

Меркурий е единствената планета в Слънчевата система, която има изключително тънка атмосфера (почти никаква) и магнитно поле.

Поради това повърхността му е в почти директен контакт с Космоса.

Под въздействието на слънчева радиация, микрометеорити и заредени частици около Меркурий се образува екзосфера – изключително разредена газова обвивка, чийто състав до голяма степен съответства на състава на повърхността в определена област.

Екзосферата на Меркурий е съставена предимно от неутрални водородни и хелиеви атоми, както и от необичайни за атмосферата елементи, като натрий, калий, калций (в йонизирано състояние), магнезий, алуминий, манган и желязо.

Предполага се, че тези елементи навлизат в екзосферата по различни начини: натриеви атоми – под въздействието на слънчева радиация, магнезий – когато микрометеорити ударят повърхността.

По време на второто и третото преминаване на станцията BepiColombo, спектрометърът PHEBUS регистрира магнезиеви емисии в екзосферата с дължина на вълната 285,2 nm.

Въз основа на получените данни са направени графики, които показват промяната в интензитета на радиация в зависимост от надморската височина.

Измерванията показват, че височината на „магнезиевата“ екзосфера е 560–970 км, а температурата на магнезиевите атоми на нивото на долната ѝ граница (екзобаза) е 3000–5000 Келвина (K).

По време на първоначалните си прелитания, PHEBUS също така измери албедото (отражателната способност) на повърхността на Меркурий в екстремния ултравиолетов спектър, при дължини на вълните между 90 и 160 nm. Измерванията са направени за първи път от 50 години, след наблюдения от космическия апарат Mariner 10, изстрелян през 1973 г.

Оказало се, че планетата отразява наполовина по-малко UV лъчи от Луната, което показва ниско съдържание на железен оксид в почвата.

Открити са и доказателства за наличието на кварц на повърхността. Планирано е концентрацията на минерала да бъде изяснена след началото на редовните измервания през 2027 г.

От особен интерес е наблюдението на хелиево сияние при дължина на вълната 58,4 nm. Концентрацията му е била 5-7 пъти по-ниска от тази, регистрирана от Mariner-10.