Periaatteessa jokaisella aurinkokunnan planeetalla on kuita. Maassa on Kuu, Marsissa on Phobos ja Deimos, ja Jupiterilla on 67 ja Saturnuksella 62 virallisesti nimettyä kuuta. Hitto, jopa äskettäin poistetulla kääpiöplaneetalla Plutolla on viisi vahvistettua kuuta – Charon, Nix, Hydra, Kerberos ja Styx. Jopa 243 Idan kaltaisilla asteroideilla voi olla satelliitteja (tässä tapauksessa Dactyl). Mutta entä Merkurius?
Jos kuut ovat niin yleinen piirre Aurinkokunnassa, miksi Merkuriuksella ei ole yhtään? Kyllä, jos kysyttäisiin, kuinka monta satelliittia Aurinkoamme lähinnä olevalla planeetalla on, niin se olisi lyhyt vastaus. Mutta perusteellisempi vastaus edellyttää, että tarkastelemme prosessia, jonka kautta muut planeetat ovat hankkineet kuunsa, ja katsomme, miten tämä pätee (tai ei päde) Merkuriukseen.
Kaikkea eritelläkseni, on kolme tapaa, joilla kappale voi hankkia luonnollisen satelliitin. Nämä syyt on määritetty sen ansiosta, että tähtitieteilijät ja fyysikot ovat vuosikymmeniä tutkineet Aurinkokunnan eri kuita ja oppineet niiden kiertoradoista ja koostumuksesta. Tämän tuloksena tiedemiehillämme on hyvä käsitys siitä, mistä nämä satelliitit ovat peräisin ja miten ne ovat päätyneet kiertämään omia planeettojaan.
Luonnollisten satelliittien syyt:
Ensiksikin satelliitti (tai satelliitteja) voi muodostua planeettaa kiertävästä sirkumplanetaarisesta aineesta koostuvasta kiekosta, joka kiertää planeettaa – samaan tapaan kuin protoplanetaarinen kiekko tähden ympärillä. Näissä skenaarioissa kiekko sulautuu vähitellen yhteen muodostaen suurempia kappaleita, jotka voivat olla tarpeeksi massiivisia hydrostaattiseen tasapainoon (eli pallomaisiksi) tai sitten eivät. Näin Jupiterin, Saturnuksen, Uranuksen ja Neptunuksen uskotaan saaneen suurimman osan suuremmista satelliiteistaan.
Toiseksi satelliitteja voi syntyä, kun pienen kappaleen vangitsee suuremman kappaleen painovoima. Näin uskotaan olevan Marsin kuiden Phobos ja Deimos sekä Jupiterin, Saturnuksen, Neptunuksen ja Uranuksen pienempien, epäsäännöllisten kuiden kohdalla. Uskotaan myös, että Neptunuksen suurin kuu, Triton, oli aikoinaan Kuiperin vyöhykkeeltä sinkoutunut ja sitten Neptunuksen painovoiman vangitsema Trans-Neptunian Object (TNO).
Viimeiseksi on olemassa mahdollisuus, että kuut ovat tulosta massiivisista törmäyksistä, jotka saivat aikaan sen, että planeetalta sinkoutui jonkin verran materiaalia avaruuteen, joka sitten sulautui yhteen muodostaen satelliitin kiertoradalla. Yleisesti ajatellaan, että Kuu muodostui näin, kun Marsin kokoinen kappale (jota usein kutsutaan nimellä Theia) törmäsi siihen 4,5 miljardia vuotta sitten.
Kukkulapallo:
Kukkulapallo tunnetaan myös nimellä Roche-pallo, ja se on tähtitieteellisen kappaleen ympärillä oleva alue, jossa se hallitsee satelliittien vetovoimaa. Tämän alueen ulkoreuna muodostaa nollanopeuspinnan – jolla tarkoitetaan pintaa, jota tietyn energian omaava kappale ei voi ylittää, koska sen nopeus pinnalla olisi nolla. Voidakseen kiertää planeettaa, kuun radan on sijaittava planeetan Hill Spheren sisäpuolella.
Muilla sanoilla Hill Sphere lähestyy pienemmän kappaleen gravitaatiovaikutusaluetta massiivisemman kappaleen (esim. emotähden) aiheuttamien häiriöiden vaikutuksesta. Kun siis käsitellään aurinkokunnan kohteita, kaikki, mikä on planeetan Hill Spheren sisällä, on sidottu kyseiseen planeettaan, kun taas kaikki, mikä on Hill Spheren ulkopuolella, on sidottu Aurinkoon.
Täydellinen esimerkki tästä on Maa, joka pystyy pitämään Kuun kiertoradallaan Auringon ylivoimaisen painovoiman edessä, koska se kiertää Maan Hill Spheren sisällä. Valitettavasti tästä syystä Merkuriuksella ei ole omia kuita. Periaatteessa se ei pysty muodostamaan sellaista, pyydystämään sellaista tai hankkimaan sellaista kiertoradalle heitetyistä aineista. Ja tässä on syy:
Merkuriuksen koko ja kiertorata:
Merkuriuksen pienen koon (Aurinkokunnan pienin planeetta) ja Auringon läheisyyden vuoksi sen painovoima on liian heikko (ja sen Kukkulapallo liian pieni) säilyttääkseen luonnollisen satelliitin. Periaatteessa, jos suuri esine lähestyisi nykyään Merkuriusta siinä määrin, että se todella pääsisi sen Hill Sphereen, Auringon painovoima todennäköisesti nappaisi sen sen sijaan sen.
Toinen tapa, jolla Merkurius ei olisi voinut hankkia kuuta, liittyy materiaalin vähäisyyteen sen kiertoradalla. Tämä voi johtua aurinkotuulista ja kevyempien aineiden tiivistymissäteistä, joissa vedyn ja metaanin kaltaiset hivenaineet jäivät Merkuriuksen muodostuessa kaasumaisessa muodossa lähemmäs Aurinkoa ja pyyhkäistiin sieltä pois. Jäljelle jäivät vain raudan ja nikkelin kaltaiset alkuaineet kiinteässä muodossa, jotka sitten yhdistyivät muodostaen Merkuriuksen ja muut maanpäälliset planeetat.
Joitakin aikoja 1970-luvun alussa tähtitieteilijät arvelivat, että Merkuriuksella saattaa olla kuu. NASAn Mariner 10 -avaruusaluksen mittalaitteet havaitsivat Merkuriuksen läheisyydessä suuria määriä ultraviolettisäteilyä, jonka tähtitieteilijät uskoivat kuuluvan sinne. Näin ollen jotkut arvelivat, että tämä säteily oli peräisin läheisestä kuusta. Valitettavasti säteily katosi seuraavana päivänä, ja myöhemmin selvisi, että lähde oli itse asiassa kaukainen tähti.
Lopulta näyttää siltä, että liian lähellä Aurinkoa olevien planeettojen, kuten Merkuriuksen ja Venuksen, kohtalona on jäädä ilman luonnollisia satelliitteja. On siis hyvä, että me Maan asukkaat olimme onnekkaita asuessamme maailmassa, joka on tarpeeksi kaukana Auringosta ja jolla on tarpeeksi suuri Kukkulapallo pitääkseen satelliitin. Olemme myös niin onnekkaita, että massiivinen törmäys, joka loi Kuumme, tapahtui niin kauan sitten!
Olemme kirjoittaneet Universe Todayyn useita artikkeleita Merkuriuksesta. Tässä on artikkeli Merkuriuksen painovoimasta, ja tässä on joitakin faktoja Merkuriuksesta. Ja tässä on artikkeli, joka vastaa kysymykseen Kuinka monta kuuta Aurinkokunnassa on?
Jos haluat lisätietoa Merkuriuksesta, tutustu NASA:n Aurinkokunnan tutkimusoppaaseen, ja tässä on linkki NASA:n MESSENGER-missiosivulle.
Olemme myös nauhoittaneet Astronomy Cast -ohjelman jakson, joka käsittelee Merkuriusta. Kuuntele täältä, jakso 49: Merkurius.