Nästan alla planeter i solsystemet har månar. Jorden har månen, Mars har Phobos och Deimos, och Jupiter och Saturnus har 67 respektive 62 officiellt namngivna månar. Till och med den nyligen nedlagda dvärgplaneten Pluto har fem bekräftade månar – Charon, Nix, Hydra, Kerberos och Styx. Till och med asteroider som 243 Ida kan ha satelliter som kretsar runt dem (i det här fallet Dactyl). Men hur är det med Merkurius?
Om månar är ett så vanligt inslag i solsystemet, hur kommer det sig att Merkurius inte har några? Ja, om man skulle fråga hur många satelliter planeten närmast vår sol har, skulle det vara det korta svaret. Men för att besvara det mer grundligt krävs att vi undersöker den process genom vilken andra planeter fått sina månar, och ser hur dessa gäller (eller inte gäller) för Merkurius.
För att bryta ner det hela finns det tre sätt på vilka en kropp kan skaffa sig en naturlig satellit. Dessa orsaker har fastställts tack vare att astronomer och fysiker under många årtionden har studerat solsystemets olika månar och lärt sig om deras banor och sammansättning. Som ett resultat av detta har våra forskare en god uppfattning om varifrån dessa satelliter kommer och hur de kom att kretsa kring sina respektive planeter.
Källor till naturliga satelliter:
För det första kan en satellit (eller satelliter) bildas från en circumplanetär skiva av material som kretsar kring en planet – liknande en protoplanetär skiva runt en stjärna. I dessa scenarier växer skivan gradvis samman för att bilda större kroppar, som kanske eller kanske inte är tillräckligt massiva för att genomgå hydrostatisk jämvikt (dvs. bli sfäriska). Det är på detta sätt som Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus tros ha fått majoriteten av sina större satelliter.
För det andra kan satelliterna uppstå när en liten kropp fångas upp av en större kropps gravitation. Detta tros vara fallet när det gäller Mars månar Phobos och Deimos samt Jupiters, Saturnus, Neptunus och Uranus mindre, oregelbundna månar. Man tror också att Neptunus största måne, Triton, en gång var ett transneptuniskt objekt (TNO) som kastades ut från Kuiperbältet och sedan fångades upp av Neptunus gravitation.
Sist finns möjligheten att månar är resultatet av massiva kollisioner som gjorde att en planet kastade ut en del av sitt material i rymden, vilket sedan samlades för att bilda en satellit i omloppsbana. Detta anses allmänt vara hur månen bildades, när ett objekt av Mars-storlek (ofta kallat Theia) kolliderade med den för 4,5 miljarder år sedan.
Hill Sphere:
Också känd som en Roche-sfär är en Hill Sphere ett område runt en astronomisk kropp där den dominerar attraktionen av satelliter. Den yttre kanten av denna region utgör en nollhastighetsyta – vilket avser en yta som en kropp med given energi inte kan passera, eftersom den skulle ha nollhastighet på ytan. För att kunna kretsa kring en planet måste en måne ha en bana som ligger inom planetens kullsfär.
En kullsfär är med andra ord en approximation av den gravitationella influenssfären för en mindre kropp när den utsätts för störningar från en massivare kropp (t.ex. moderstjärnan). Så när det gäller objekt i solsystemet kommer allt som befinner sig inom en planets kullsfär att vara bundet till den planeten, medan allt som befinner sig utanför den kommer att vara bundet till solen.
Ett perfekt exempel på detta är jorden, som kan hålla månen i sin omloppsbana, trots solens överväldigande gravitation, eftersom den kretsar inom jordens kullsfär. Tyvärr är detta orsaken till att Merkurius inte har några egna månar. Det är kategoriskt sett inte i stånd att bilda en, fånga en eller förvärva en från material som kastas ut i omloppsbana. Och här är varför:
Merkurius storlek och omloppsbana:
Med tanke på Merkurius lilla storlek (den minsta planeten i solsystemet) och dess närhet till solen, är dess gravitation för svag (och dess kullsfär för liten) för att behålla en naturlig satellit. Om ett stort föremål skulle närma sig Merkurius i dag, till den grad att det faktiskt skulle komma in i dess Hill Sphere, skulle det troligen fångas upp av solens gravitation i stället.
Ett annat sätt som gör att Merkurius inte skulle ha kunnat skaffa sig en måne har att göra med bristen på material i dess omloppsbana. Detta kan bero på solvindar och kondensationsradier för lättare material, där spårämnen som väte och metan förblev i gasform närmare solen under Merkurius bildning och därefter sveptes bort. Då återstod bara grundämnen som järn och nickel i fast form, som sedan samlades för att bilda Merkurius och de andra jordiska planeterna.
Under en tid i början av 1970-talet trodde astronomer att Merkurius kunde ha en måne. Instrument ombord på NASA:s rymdskepp Mariner 10 upptäckte stora mängder ultraviolett strålning i närheten av Merkurius som astronomerna trodde inte hörde hemma där. Därför teoretiserade vissa att denna strålning kom från en närliggande måne. Tyvärr försvann strålningen nästa dag, och man upptäckte senare att källan i själva verket var en avlägsen stjärna.
Ack, det verkar som om planeter som befinner sig för nära solen, som Merkurius och Venus, är förutbestämda att vara utan naturliga satelliter. Då är det bra att vi jordbor hade turen att leva på en värld som är tillräckligt långt från solen och har en tillräckligt stor Hillssfär för att hålla en satellit. Vi är också lyckligt lottade nog att den massiva kollision som skapade vår måne skedde för så länge sedan!
Vi har skrivit flera artiklar för Universe Today om Merkurius. Här finns en artikel om gravitationen på Merkurius, och här finns några fakta om Merkurius. Och här är en artikel som svarar på frågan Hur många månar finns det i solsystemet?
Om du vill ha mer information om Merkurius kan du läsa NASA:s guide för utforskning av solsystemet, och här är en länk till NASA:s sida om MESSENGER Misson.
Vi har också spelat in ett avsnitt av Astronomy Cast som handlar om Merkurius. Lyssna här, episod 49: Mercury: Episod 49: Mercury.