Praktycznie każda planeta w Układzie Słonecznym ma księżyce. Ziemia ma Księżyc, Mars ma Phobosa i Deimosa, a Jowisz i Saturn mają odpowiednio 67 i 62 oficjalnie nazwane księżyce. Nawet niedawno zdegradowana planeta karłowata Pluton ma pięć potwierdzonych księżyców – Charon, Nix, Hydra, Kerberos i Styx. A nawet asteroidy takie jak 243 Ida mogą mieć satelity krążące wokół nich (w tym przypadku Daktyl). Ale co z Merkurym?
Jeśli księżyce są tak powszechną cechą w Układzie Słonecznym, dlaczego Merkury nie ma żadnego? Tak, gdyby zapytać, ile satelitów ma planeta najbliższa naszemu Słońcu, to byłaby to krótka odpowiedź. Ale bardziej dogłębna odpowiedź wymaga zbadania procesu, dzięki któremu inne planety zdobyły swoje księżyce, i sprawdzenia, jak te procesy odnoszą się (lub nie odnoszą) do Merkurego.
Aby rozłożyć to wszystko na czynniki pierwsze, istnieją trzy sposoby, w jakie ciało może zdobyć naturalnego satelitę. Przyczyny te zostały określone dzięki wielu dekadom astronomów i fizyków badających różne księżyce Układu Słonecznego i uczących się o ich orbitach i składzie. W rezultacie nasi naukowcy mają dobre pojęcie o tym, skąd wzięły się te satelity i w jaki sposób trafiły na orbitę swoich planet.
Causes Of Natural Satellites:
Po pierwsze, satelita (lub satelity) może powstać z dysku okołoplanetarnego z materiału, który krąży wokół planety – podobnie jak dysk protoplanetarny wokół gwiazdy. W tym scenariuszu dysk stopniowo łączy się w większe ciała, które mogą, ale nie muszą być na tyle masywne, by osiągnąć równowagę hydrostatyczną (tj. stać się kuliste). Uważa się, że w ten sposób Jowisz, Saturn, Uran i Neptun nabyły większość swoich większych satelitów.
Po drugie, satelity mogą być nabywane, gdy małe ciało jest przechwytywane przez grawitację większego ciała. Uważa się, że ma to miejsce w przypadku księżyców Marsa – Phobosa i Deimosa, a także mniejszych, nieregularnych księżyców Jowisza, Saturna, Neptuna i Urana. Uważa się również, że największy księżyc Neptuna, Tryton, był kiedyś Obiektem Trans-Neptunicznym (TNO), który został wyrzucony z Pasa Kuipera, a następnie przechwycony przez grawitację Neptuna.
Ostatnio istnieje możliwość, że księżyce są wynikiem masywnych kolizji, które spowodowały, że planeta wyrzuciła część swojego materiału w przestrzeń, który następnie uległ koalescencji tworząc satelitę na orbicie. Powszechnie uważa się, że tak właśnie powstał Księżyc, gdy obiekt wielkości Marsa (często określany jako Theia) zderzył się z nim 4,5 miliarda lat temu.
Sfera Wzgórza:
Znana również jako Sfera Roche’a, Sfera Wzgórza jest regionem wokół ciała astronomicznego, w którym dominuje przyciąganie satelitów. Zewnętrzna krawędź tego regionu stanowi powierzchnię zerowej prędkości – co odnosi się do powierzchni, której ciało o danej energii nie może przekroczyć, ponieważ miałoby zerową prędkość na tej powierzchni. Aby okrążyć planetę, księżyc musi mieć orbitę, która leży w Hill Sphere planety.
Innymi słowy, Hill Sphere przybliża grawitacyjną sferę wpływu mniejszego ciała w obliczu perturbacji od bardziej masywnego ciała (tj. gwiazdy macierzystej). Więc kiedy mamy do czynienia z obiektami w Układzie Słonecznym, wszystko co znajduje się w Hill Sphere planety będzie związane z tą planetą, podczas gdy wszystko co znajduje się poza nią będzie związane ze Słońcem.
Doskonałym tego przykładem jest Ziemia, która jest w stanie utrzymać Księżyc na swojej orbicie, w obliczu przytłaczającej grawitacji Słońca, ponieważ orbituje on w obrębie Earth’s Hill Sphere. Niestety, to właśnie dlatego Merkury nie ma własnych księżyców. Kategorycznie rzecz biorąc, nie jest w stanie go utworzyć, uchwycić ani pozyskać z materiału wyrzuconego na orbitę. A oto dlaczego:
Rozmiar Merkurego i orbita:
Zważywszy na mały rozmiar Merkurego (najmniejsza planeta w Układzie Słonecznym) i jego bliskość do Słońca, jego grawitacja jest zbyt słaba (a jego Sfera Wzgórza zbyt mała), aby utrzymać naturalnego satelitę. Zasadniczo, jeśli duży obiekt miałby zbliżyć się do Merkurego dzisiaj, do punktu, w którym faktycznie wszedł w jego Sferę Wzgórza, prawdopodobnie zostałby pochłonięty przez grawitację Słońca zamiast tego.
Inny sposób, w jaki Merkury nie mógł nabyć księżyca ma do czynienia z niedoborem materiału na jego orbicie. This may be due to solar winds and the condensation radii of lighter materials, where trace substances like hydrogen and methane remained in gasous form nearer to the Sun during Mercury’s formation, and were thence swept away. Pozostawiło to tylko pierwiastki takie jak żelazo i nikiel w formie stałej, które następnie uformowały Merkurego i inne planety lądowe.
Przez pewien czas na początku lat 70-tych astronomowie myśleli, że Merkury może mieć księżyc. Instrumenty na pokładzie należącej do NASA sondy kosmicznej Mariner 10 wykryły duże ilości promieniowania ultrafioletowego w pobliżu Merkurego, które według astronomów tam nie pasowało. Stąd też pojawiły się teorie, że promieniowanie to pochodziło z pobliskiego księżyca. Niestety, promieniowanie zniknęło następnego dnia, a później odkryto, że jego źródłem była w rzeczywistości odległa gwiazda.
Ale wygląda na to, że planety znajdujące się zbyt blisko Słońca, takie jak Merkury i Wenus, są skazane na brak naturalnych satelitów. To dobrze, że my Ziemianie mieliśmy szczęście żyć na świecie, który jest wystarczająco daleko od Słońca i ma wystarczająco dużą Sferę Wzgórza, aby utrzymać satelitę. Mamy również szczęście, że masywna kolizja, która stworzyła nasz Księżyc wydarzyła się tak dawno temu!
Napisaliśmy kilka artykułów dla Universe Today o Merkurym. Tutaj jest artykuł o grawitacji na Merkurym, a tutaj kilka faktów o Merkurym. A oto artykuł, który odpowiada na pytanie Ile księżyców jest w Układzie Słonecznym?
Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat Merkurego, sprawdź Przewodnik eksploracji Układu Słonecznego NASA, a oto link do strony NASA MESSENGER Misson Page.
Nagraliśmy również odcinek Astronomy Cast poświęcony Merkuremu. Posłuchaj tutaj, Odcinek 49: Mercury.