Merkuur - planeet, mis koosneb enamuses metallist

Päikesesüsteemi väikseim ja Päikesele lähim planeet võib esialgu tunduda veits igavavõitu. Meenutab ta ju nii välimuselt kui ka suuruselt meile kõigile tuttavat Kuud. Kuid piisavalt lähedalt vaadates leiab ka suhteliselt väheuuritud Merkuuri kohta küllaga omapärast, unikaalset ja huvitavat. Paari aasta pärast, kui tema juurde jõuab uhiuus kosmosesond BepiColombo, saame Merkuuri ja loodetavasti Päikesesüsteemi sünni kohta juba rohkem ja kindlamat rääkida.

Merkuur on oma nime saanud Roomlaste tiivulise käskjala Mercuriuse järgi, sest ümber Päikese liigub ta tublisti kiiremini kui kõik teised planeedid, tehes täistiiru vaid 88 päevaga. Selle peamiseks põhjuseks on tema lähedus Päikesele - keskmiselt vaid 58 miljonit kilomeetrit (umbes 3x lähemal kui Maa). Seetõttu ei saa Merkuur Maalt vaadatuna kunagi asuda päikesekettast kaugemal kui 28kraadi ning võimalused tema uurimiseks teleskoopidega on piiratud. Näiteks Hubble kosmoseteleskoobil on sootuks keelatud Merkuuri vaadelda, sest selle lähedal asuv Päike võib teleskoobi õrna elektroonikat kahjustada.

NASA kosmosesond MESSENGERI poolt tehtud võimendatud värvides foto Merkuuri valgustatud poolest.

Palja silmaga on Merkuuri võimalik näha umbes iga kahe kuu tagant, vahetult pärast loojangut või vahetult enne päikesetõusu (või siis täieliku päikesevarjutuse ajal). Kuna aga Merkuuri orbiit ümber päikese on tugevalt välja venitatud (afeel* 70 miljonit km, periheel* 46 miljonit km), kõigub tema näiline nurkkaugus Päikesest suhteliselt suurel määral. Näiteks veebruari lõpus paistis ta vahetult peale päikeseloojangut Päikesest 18,1 kraadi kaugusel, aga aprilli keskel vahetult enne päikesetõusu 27,7 kraadi kaugusel. Järgmine kord on teda näha juuni kolmandal nädalal, mil Merkuur on jälle säramas õhtutaevas 25,2 kraadi kaugusel Päikesest. Nendel hetkedel paistab Merkuur teleskoobis pisikese poolkuud meenutava kettana.

Et Merkuur tiirleb meie ja Päikese vahel, on Maalt vahel näha tema üleminekut Päikese kettast, mida nimetatakse Merkuuri transiidiks. Viimane selline leidis aset 2016. aasta mais ning järgmine on tulemas käesoleva aasta 11. novembril. Nendel üleminekutel on Merkuuri näha pisikese musta täpina Päikese taustal.

Merkuuri üleminek Päikesest. Planeet on see pisikene ümmargune täpp.
Fotol on näha ka uduste servadega päikeselaigud.

Merkuuri liikumine ümber Päikese on planeetide seas unikaalne. Tänu Päikese lähedusele on Merkuur Päikesega loodeliselt lukustunud* 3:2 orbitaalresonantsi. See tähendab, et Merkuur tiirleb ümber oma telje täpselt kolm korda iga kahe tiiru jooksul ümber Päikese. Päikese vaatepunktist näib nagu tiirleks Merkuur ümber oma telje vaid korra kahe aasta jooksul. Teisisõnu on Merkuuri päevas kaks aastat.

Segane sünnilugu

Arvestav atmosfäär Merkuuril puudub ning planeedi pinnatemperatuur kõigub sellest tulenevalt väga suurel määral. Näiteks kui öösel on pinnatemperatuur -173 kraadi, siis päeval võib see küündida +427 kraadini. Sellise 600 kraadise kõikumisega on Merkuur Päikesesüsteemi planeetide seas esikohal. Seevastu poolustel valitseb aastaläbi suhteliselt ühtlane ligi saja miinuskraadine temperatuur, kuna Merkuuri pöörlemistelje kalle on Päikesesüsteemi väikseim - kõigest 0,034 kraadi.

Üks mõistatuslikemaid Merkuuri omadusi on selle ebaproportsionaalne siseehitus. Kui Maa tuum moodustab planeedi koguruumalast umbes 17%, siis Merkuuril on sama number 55%. Planeetide suuruseid võrreldes (Maa läbimõõt 12 700 km vs Merkuuri läbimõõt 4880 km), võibki Merkuuri ette kujutada Maa tuumana, mille ümber on suhteliselt õhukene vahevöö ja maakoor. Sellise veidralt suure tuuma seletamiseks on püstitatud mitu hüpoteesi. Neist (veel) kõige tõenäolisema kohaselt oli Merkuur Päikesesüsteemi algupäevadel praegusest üle kahe korra massiivsem, aga peale paarituhande kilomeetrise läbimõõduga kääbusplaneedi tabamust läks umbes pool Merkuurist kaduma. Alles jäi vaid vedel raudtuum, mis ajapikku jahtus ning pealt tahenes.

Merkuuri siseehitus. Helekollane osa on planeedi vedel rauast tuum. Punakam on vahevöö ning pruun tähistab tahket koort.

Teise oletuse kohaselt küündis Päikese evolutsiooni algfaasis Merkuuri pinnatemperatuur mitme tuhande kraadini, mille käes planeedi kivine ümbris lihtsalt aurustus. Kiviaurust koosnev atmosfäär puhuti hiljem päikesetuule poolt minema. Kolmas hüpotees, mida hakatakse üha enam pooldama, väidab, et Päikesesüsteemi moodustumisel valitsesid Päikese lähistel nii ekstreemsed olud, et kergemad elemendid ei saanud seal planeediks koonduda. Jäid vaid metallilised ja teised rasked elemendid, mida on hetkel Merkuuri koostises umbes 70%. Ühe või teise hüpoteesi tõestamiseks (et jõuaksime teooriani) on vaja Merkuuri lähemalt uurida. See omakorda võib heita valgust Päikesesüsteemi enese sünniga seotud mõistatustele.

Tänu oma suurele tihedusele, millega edastab Merkuuri Päikesesüsteemi planeetide seas vaid Maa, on tema pinnal valitsev raskusjõud kõigest kolm korda nõrgem kui Maal. See on peaaegu võrdne Merkuurist poole suurema Marsiga. seevastu Merkuurist õige pisut pisemal, kuid kõvasti vähem tihedamal Kuul on sama arv kõigest 1/6.

Lähivõte Merkuuri Abedini kraatrist,mille läbimõõt on 116 kilomeetrit. Fotol on näha selle keskmes kõrguvad mäed.

Pinnamoelt meenutab Merkuur aga kangesti Kuud - värvuselt ühtlaselt hall ja kaetud üleni erinevates suurustes kraatritega. Isegi Kuult tuttavad tumedad "mered" on Merkuuril olemas, küll aga mitte nii suurelt ja märgatavalt. Üheks Merkuuri huvitavamateks pinnamoodustisteks on üle selle jooksvad mitmeid tuhandeid kilomeetereid pikad vaod või voldid. Pakutakse, et tegu kohtadega, kus Merkuuri tahke koor on planeedi sisemuse jahtumisel ja kokkutõmbumisel järgi andnud.

Kraatritest asub Merkuuril üks Päikesesüsteemi suurimatest - Palavuse Bassein* (Caloris Basin). See tohutu kokkupõrke tulemusel tekkinud ringjas moodustis on läbimõõdult 1550 kilomeetrit lai ning ümbritsetud kahe kilomeetri kõrguse valliga. Kraatrist täpselt teisel pool planeeti asub nn. "veider ala", mida iseloomustab imelik mägine ja tükeldatud pinnamood. Ühe hüpoteesi kohaset oli basseini tekitanud kokkupõrge nii tugev, et see saatis üle kogu planeedikoore lained, mis teisel pool koondusid ning sealse maapinna segi paiskasid.

Päikesesüsteemi suurim kokkupõrkejälg nimega Palavuse Bassein, mille läbimõõt on 1550 kilomeetrit.

Palavuse Basseinist täpselt teisel pool planeeti asub nn. "veider ala". Arvatakse, et kokkupõrkest tekkinud lained koondusid siin ning paiskasid sellega pinnamoe segi.

Merkuuril on jälgi ka kunagisest vulkaanilisest aktiivsusest ning suurtest laavatasandikest, kuid nüüdseks on need kõik ammu kustunud. Mõninga üllatusena on Merkuuril olemas ka magnetväli, mille tekkemehhanism on sarnane Maale. Küll aga moodustab see meie magnetväljast vaevu üle ühe protsendi.

Vaatlemisajalugu

Merkuuri avastaja nime me ei tea, sest tõenäoliselt oli ta tuntud juba mitmeid tuhandeid aastaid tagasi. Esimene kirjalik mainimine Merkuuri kui "hüppava planeedi" kohta pärinevad 14. sajandist e.m.a Assüüria aladelt. Babüloonias tunti Merkuuri Nabu nime all (samuti jumalate käskjalg nende mütoloogias). Vanas Kreekas nimetati Merkuuri Stilboniks, mis tähendab tõlkes "helkivat". Sama nime kasutatakse Kreekas veel tänapäevani.

Merkuuri lähem uurimine algas Galileost, kes nägi Merkuuri oma teleskoobis pisikese poolkettana, millest ta järeldas, et planeet peab tiirlema ümber Päikese (tol ajal küllaltki ketserlik idee). Kuigi teleskoobid läksid sajanditega üha suuremaks ja paremaks, ei suudetud Merkuuril tuvastada mingeid tõsiseltvõetavaid pinnadetaile (kuigi paljud väitsid neid nägevat). Hiljem suudeti küll radari- ja mikrolainealas tehtud vaatlustega kindlaks teha planeedi tiirlemisperiood.

Üle ei jäänud muud, kui saata Merkuuri juurde kosmosesond. See on aga tehniliselt keerulisem ettevõtmine, kui arvata võiks, kuna Merkuur asub Päikesele suhteliselt lähedal ning liigub oma orbiidil peaaegu poole kiiremini kui Maa. See tähendab, et sond peab suunduma Maa orbiidilt Päikesele lähemale orbiidile ning siis mitu korda tugevalt pidurdama, et mitte Merkuurist liiga kiiresti mööda kihutada. Kusjuures taolisele pidurdamistele kulub rohkem raketikütust, kui sama kosmoselaeva lahkumisele Päikesesüsteemist. Selle tõttu on seda planeeti siiani külastanud vaid kaks kosmosesondi.

Merkuuri ja Maa suuruste võrdlus.

Avastusmissioonid

Esimene Merkuurini jõudnud sond oli NASA poolt 1974. aastal üles saadetud Mariner 10. Sond, mis külastas ühtlasi esimesena rohkem kui ühte planeeti, möödus kõigepealt Veenusest, et selle gravitatsiooni kasutades suunduda Merkuuri poole. Lõpuks tegi Mariner Merkuurist kolm möödalendu, mille käigus saime me esimesed fotod planeedi pinnast. Paraku oli iga möödalennu ajal valgustatud Merkuuri üks ja sama pool, mistõttu suudeti kaardistada kõigest 45% tema pinnast. 24. märtsil 1975. aastal sai Mariner 10-l kütus otsa ning ta lülitati välja. Arvatakse, et sond tiirleb endiselt ümber Päikese ning möödub Merkuurist iga paari kuu tagant.

Teine sond nimega MESSENGER saadeti Merkuuri poole teele 2004. aastal. Peale kurssi korrigeerivaid möödalende Maast ja Veenusest, tegi see esimese möödalennu Merkuurist neli aastat hiljem ning alles 2011. aastal õnnestus sondil jääda stabiilsele orbiidile. Seal koostas see planeedist siiani kõige detailsema kaardi, uuris selle siseehitust, magnetvälja, koostist ning avastast Merkuuri põhjapoolusel asuvatest sügavatest kraatripõhjadest vett. Missioon lõppes täpselt täna neli aastat tagasi, kui sond kukutati vastu Merkuuri pinda, jättes sinna hinnanguliselt 16 meetrise läbimõõduga kraatri.

MESSENGERI arvastatud jää Merkuuri põhjapooluse kraatrites. Kuna nende põhja ei paista päike eales, valitseb seal pidevalt ligi saja miinuskraadine pakane.

Hetkel on Merkuuri juurde teel Euroopa ja Jaapani kosmoseagentuuride koostöös valminud BepiColombo nimeline mitmiksond, mis koosneb raketimootoritest ja kahest Merkuuri ümber orbiidile jäävast sondist. Teele saadeti nad eelmise aasta sügisel ning esimene möödalend peaks toimuma 2021. aasta oktoobris. Orbiit loodetakse saavutada neli aastat hiljem. Nende ülesandeks muuhulgas Merkuuri tekke, magnetvälja mehhanismi ja koostise uurimine.

Peamised andmed (sulgudes võrdlus Maaga):

• Läbimõõt - 4880 km (0,3829 Maad)
• Keskmine kaugus Päikesest - 57 909 050 km (0,387 AÜ)
• Raskuskiirendus pinnal - 3,7 m/s2 (0.38 g)
• Merkuuri aasta kestvus - 87,9 Maa päeva
• Keskmine orbitaalkiirus - 47,36 km/s
• Kuud - puuduvad

MESSENGERI lähivõte Merkuuri pinnast.

*afeel - ümber Päikese tiirleva taevakeha orbiidi punkt, mis asub Päikese massikeskmest kõige kaugemal.

*periheel - ümber Päikese tiirleva taevakeha orbiidi punkt, mis asub Päikese massikeskmele kõige lähemal.

*bassein - suur meteoriidi või asteroidi kokkupõrkel tekkinud kraater, milles on eristatavad mitmed ringjad struktuurid.

*loodeline lukustumine - kahe taevakeha vahel mõjuvate jõudude pikaajalise kestvuse tulemusel tekkinud olukord, kus vähemalt üks keha ei kanna enam oma pöörlemisega teisele üle pöördemomenti. Parim näide on Maa-Kuu süsteem, kus Kuu teeb ühe pöörde ümber oma telje sama ajaga, mis kulub tal Maa ümber tiiru tegemiseks (üks külg on pidevalt Maa suunas pööratud).