تأثيرات شديدة: سبعة أشياء لم تعرفها عن Mercury

الشفقة الفقراء الزئبق. يتحمل الكوكب الصغير اعتداءات لا نهاية لها بسبب أشعة الشمس الشديدة والرياح الشمسية القوية والنيازك المصغرة عالية السرعة التي تسمى الميكروميتورويدس . يمتزج الغطاء الوهمي للكوكب ، وهو الغلاف الخارجي ، مع فراغ الفضاء ، مما يجعله نحيف للغاية بحيث لا يوفر الحماية. لهذا السبب ، من المغري التفكير في الغلاف الخارجي لعطارد على أنه مجرد بقايا من الأجواء القديمة المدمرة.

ومع ذلك ، فإن الغلاف الخارجي يتغير باستمرار ويتجدد مع الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم وأكثر من ذلك - متحررة من تربة الزئبق عن طريق عبور من الجسيمات. تستجيب هذه الجسيمات والمواد السطحية لعطارد لأشعة الشمس والرياح الشمسية والغمد المغناطيسي لعطارد (الغلاف المغناطيسي) والقوى الديناميكية الأخرى. ولهذا السبب ، قد لا يبدو الغلاف الخارجي من نفس الملاحظة إلى الملاحظة التالية. بعيدًا عن الموت ، يعد الغلاف الخارجي لعطارد مكانًا رائعًا للنشاط يمكن أن يخبر علماء الفلك الكثير عن سطح الكوكب وبيئته.

كثافة البروتونات من الرياح الشمسية ، كما تم حسابها من خلال نمذجة الغلاف المغناطيسي للكوكب ، أو الغلاف المغناطيسي. الصورة الائتمان: ناسا / GSFC / مهدي بينا

تقدم ثلاث ورقات ذات صلة كتبها علماء في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند ، نظرة ثاقبة على تفاصيل كيفية تجديد الغلاف الخارجي وإظهار أن النمذجة الجديدة للغلاف المغنطيسي والفضاء الخارجي يمكن أن تفسر بعض الملاحظات المثيرة للفضول حول الكوكب. تُنشر هذه الأوراق كجزء من إصدار Icarus الخاص الصادر في سبتمبر 2010 ، والذي تم تخصيصه لملاحظات عطارد خلال الذبابة الأولى والثانية للمركبة الفضائية MESSENGER. MESSENGER اختصار لـ MErcury Surface و Space Environ و Geochemistry و Ranging.

1. الزئبق بديلا. لم تتمكن أي مركبة فضائية من الهبوط على عطارد ، لذلك يتعين على علماء الفلك أن يكتشفوا بشكل غير مباشر ما هو موجود في تربة الكوكب. نهج واحد هو دراسة القمر الأرض. غودارد روزماري كيلين هو خبير في الأجواء الخارجية ، أو إكسوسفيرات ، لكل من القمر وعطارد. عندما أرادت هي وزملاؤها معرفة نوع التربة الذي يمكن أن يؤدي إلى تركيزات الصوديوم والبوتاسيوم الموجودة في الغلاف الخارجي لعطارد ، نظروا إلى عينات من القمر. أفضل مباراة لهم؟ عينات أحضرت بواسطة سفينة الفضاء الروسية لونا 16.

2. الذهاب في طرق منفصلة. تتذبذب الذرات والجزيئات في الغلاف الجوي للأرض وتتصادم طوال الوقت ، لكن هذا لا يحدث كثيرًا في الغلاف الخارجي لعطارد. بدلاً من ذلك ، تميل الذرات والجزيئات إلى اتباع مساراتها الخاصة ، وغالبًا ما تصطدم بسطح الكوكب أكثر من بعضها البعض. تشير كيلين إلى أن مزيجًا من الملاحظات من التلسكوبات الأرضية وبيانات MESSENGER الحديثة تُظهر أن الصوديوم والكالسيوم والمغنيسيوم يتم إطلاقهما من السطح بعمليات مختلفة وتتصرف بشكل مختلف تمامًا في الغلاف الخارجي.

3. قوة ضوء الشمس. كشفت النمذجة الجديدة عن وجود قوة مفاجئة تطلق معظم الصوديوم في الغلاف الخارجي وذيل الزئبق. توقع الباحثون أن يكون العامل الرئيسي هو جزيئات مشحونة تضرب السطح وتطلق الصوديوم في عملية تسمى الاخرق الأيوني. بدلاً من ذلك ، يبدو أن العامل الرئيسي هو إطلاق الفوتونات للصوديوم في عملية تسمى الامتصاص المحفز بالفوتون (PSD) ، والتي قد تتعزز في المناطق المتأثرة بالأيونات. تم إجراء هذا النموذج من قِبل ماثيو برجر ، وهو باحث في جامعة مقاطعة ماريلاند بالتيمور (UMBC) يعمل في جودارد مع كيلين وزملاؤه ، باستخدام بيانات من flybys MESSENGER الأولى والثانية. ضوء الشمس يدفع ذرات الصوديوم بعيدا عن سطح الكوكب لتشكيل ذيل طويل يشبه المذنب. قال برجر:

يكون تسريع الإشعاع أقوى عندما يكون عطارد على مسافة متوسطة من الشمس. ذلك لأن عطارد تسير أسرع في تلك المرحلة في مدارها ، وهذا هو أحد العوامل التي تحدد مقدار الضغط الذي تمارسه أشعة الشمس على الغلاف الخارجي.

تساهم تأثيرات الميكروميتورويدات أيضًا في الوصول إلى 15٪ من الصوديوم المرصود.

4. أصعب في الشمال. لوحظ الكثير من الصوديوم في القطبين الشمالي والجنوبي من عطارد ، ولكن تم العثور على توزيع غير متوازن خلال أول رحلة طيران من طراز MESSENGER: كانت انبعاثات الصوديوم أقوى بنسبة 30 في المائة في نصف الكرة الشمالي من النصف الجنوبي. نمذجة الغلاف المغناطيسي لعطارد التي أجراها مهدي بنّا ، وهو عالم من جامعة UMBC يعمل في غودارد وعضو في فريق MESSENGER العلمي ، وزملاؤه ، قد تساعد في شرح هذه الملاحظة. يكشف النموذج أربعة أضعاف البروتونات التي تضرب عطارد بالقرب من القطب الشمالي مقارنةً بالقطب الجنوبي. المزيد من الضربات تعني أنه يمكن تحرير المزيد من ذرات الصوديوم عن طريق التمايل الأيوني أو PSD. يكفي فرق شرح الملاحظات. قال بينا:

يحدث هذا لأن الحقل المغنطيسي القادم من الشمس كان مائلاً أثناء ذبابة ميركوري. لم يكن الحقل متماثلًا عند لفه حول عطارد. هذا التكوين يعرض المنطقة القطبية الشمالية من الكوكب لجزيئات الرياح الشمسية أكثر من المنطقة القطبية الجنوبية.

والزئبق. الصورة الائتمان: ناسا

5. التحول إلى معدات عالية. يضيف برغر أن الزيادة في الجسيمات المشحونة بالقرب من القطب الشمالي تعمل مع الفوتونات المشاركة في PSD. هو شرح:

PSD يؤثر فقط على السطح الخارجي لحبوب التربة. تنضب الأسطح بسرعة وتطلق كمية محدودة من الصوديوم.

وقال إن المزيد من الصوديوم يجب أن ينتقل من داخل كل حبة إلى السطح ، وهذا يستغرق بعض الوقت. وأضاف برغر:

لكن الزيادة في الجزيئات المشحونة في القطب الشمالي تسرع هذه العملية برمتها ، لذلك يتم إطلاق المزيد من الصوديوم بسرعة أكبر.

6. الجزيئات في الأخدود. بعد قصف البروتونات من سطح عطارد الرياح الشمسية ، يمكن لأشعة الشمس الشديدة أن تضرب المواد المحررة وتحولها إلى أيونات موجبة (عملية التصوير الضوئي). تكشف النماذج من بيننا وزملاؤه أن بعض هذه الأيونات قد تكون قادرة على السفر حول الكوكب في "حزام انجراف" ، وربما صنع نصف حلقة أو حتى الدوران عدة مرات قبل الخروج من الحزام. قال بينا:

إذا كان حزام الانجراف هذا موجودًا ، وإذا كان تركيز الأيونات في حزام الانجراف مرتفعًا بدرجة كافية ، فقد يؤدي ذلك إلى انخفاض اكتئاب مغناطيسي في هذه المنطقة.

لاحظ أعضاء فريق MESSENGER العلمي تراجعًا في المجال المغناطيسي على جانبي الكوكب. لاحظ بينا:

ولكن حتى الآن ، لا يمكننا القول أن حزام الانجراف تسبب في هذا الانخفاض. تخبرنا النماذج التي أجريناها نحن والباحثون الآخرون أن حزام الانجراف يمكن أن يتشكل ، لكن هل هناك أيونات كافية لإحداث تراجع في المجال المغناطيسي؟ لا نعرف بعد.

7. المغنيسيوم المنشق. كانت المركبة الفضائية MESSENGER أول من اكتشف المغنيسيوم في الغلاف الخارجي لعطارد. يقول كيلين إن علماء الفلك يتوقعون أن يكون تركيز المغنيسيوم أكبر على السطح وأن يتناقص مع المسافة بالطريقة المعتادة (الاضمحلال الأسي). بدلاً من ذلك ، وجدت هي وزملاؤها أن تركيز المغنيسيوم على القطب الشمالي خلال الذبابة الثالثة ...

... كانت معلقة هناك بكثافة ثابتة ، ثم فجأة ، سقطت مثل صخرة. كانت هذه مجرد مفاجأة كاملة ، وهذه هي المرة الوحيدة التي رأينا فيها هذا التوزيع الغريب.

والأكثر من ذلك ، يقول كيلين ، أن درجة حرارة هذا المغنيسيوم يمكن أن تصل إلى عشرات الآلاف من درجات كلفن ، وهو أعلى بكثير من درجة حرارة سطح 800 فهرنهايت (427 درجة مئوية). العمليات التي كان من المتوقع أن تعمل على سطح الكوكب ربما لا تستطيع حساب ذلك. قال كيلين:

فقط عملية عالية الطاقة للغاية يمكنها إنتاج المغنيسيوم الذي يكون حارًا للغاية ، ونحن لا نعرف ما هي هذه العملية حتى الآن.

قام مختبر الفيزياء التطبيقية التابع لجامعة جونز هوبكنز ببناء وتشغيل مركبة الفضاء MESSENGER ويدير مهمة ديسكفري من الدرجة لناسا.

تم نشر هذا المنشور في الأصل في موقع MESSENGER التابع لناسا في 1 سبتمبر 2010.

خلاصة القول: تقدم ثلاث ورقات ذات صلة كتبها علماء في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند ، وزملاؤهم نظرة ثاقبة على تفاصيل كيفية تجديد الغلاف الخارجي لعطارد ، وتظهر أن النمذجة الجديدة للغلاف المغنطيسي والفضاء الخارجي يمكن أن تفسر الملاحظات الكوكب.

عبر ناسا ميسنجر

الرياح الشمسية السفع الرملي أقطاب الزئبق

في 17 مارس ، أصبحت MESSENGER أول مركبة تدور حول مدار عطارد

الصورة الأولى لعطارد من المدار في أواخر مارس 2011