by Fraser Cain , Universe Today
Prawie każda planeta w Układzie Słonecznym ma księżyce. Ziemia ma księżyc, Mars ma Phobosa i Deimosa, a Jowisz i Saturn mają 67 i 62 oficjalnie nazwane księżyce, odpowiednio. Heck, nawet niedawno zdemotywowana 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 położona najbliżej Słońca, to byłaby to krótka odpowiedź. Ale udzielenie bardziej szczegółowej odpowiedzi wymaga zbadania procesu, poprzez który inne planety nabyły 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 nabyć naturalnego satelitę. Te przyczyny zostały określone dzięki wielu dziesięcioleciom astronomów i fizyków badających różne księżyce Układu Słonecznego i uczących się o ich orbitach i kompozycjach. W rezultacie naukowcy mają dobre pojęcie o tym, skąd wzięły się te satelity i jak 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 wystarczająco masywne, aby przejść w stan równowagi hydrostatycznej (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 nabyte, 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 Hilla:
Znana również jako sfera Roche’a, sfera Hilla to region wokół ciała astronomicznego, w którym dominuje przyciąganie satelitów. Zewnętrzna krawędź tego obszaru stanowi powierzchnię zerowej prędkości – co oznacza powierzchnię, której ciało o danej energii nie może przekroczyć, ponieważ miałoby na niej zerową prędkość. Aby orbitować wokół planety, księżyc musi mieć orbitę, która leży w sferze Hilla planety.
Innymi słowy, sfera Hilla 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 sferze Wzgórza 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 ziemskiej sfery Wzgórza. Alas, to jest dlaczego Merkury mieć żadny księżyc swój swój. Kategorycznie rzecz biorąc, nie jest w stanie go utworzyć, przechwycić ani pozyskać z materiału wyrzuconego na orbitę. A oto dlaczego:
Rozmiar Merkurego i orbita:
Zważywszy na mały rozmiar Merkurego (najmniejsza planeta w ) 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 postaci stałej, które następnie uformowały Merkurego i inne planety lądowe.
Przez pewien czas we wczesnych latach siedemdziesiątych astronomowie sądzili, że Merkury może mieć księżyc. Instrumenty na pokładzie należącej do NASA sondy kosmicznej Mariner 10 wykryły w pobliżu Merkurego duże ilości promieniowania ultrafioletowego, 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.
Alas, wydaje się, że planety, które są 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!