Любители астрономии знают, что если смотреть на Меркурий в телескоп, то создаётся впечатление об отсутствии атмосферы у планеты, но это не соответствует действительности. Результаты исследований нескольких космических программ показали, что газообразная оболочка у этого небесного тела присутствует, хоть и очень разреженная.
Строение атмосферы
Внешняя газовоздушная оболочка планеты имеет сферическую форму. Впрочем, это же наблюдается и у других небесных тел Солнечной системы. Атмосфера Меркурия состоит из смеси газов и пыли. В её структуре исследователи условно выделяют 4 слоя:
- нижний (расположен у поверхности);
- средний;
- верхний;
- экзосфера (граничит с космосом).
Первый из них соприкасается с поверхностью планеты. Он самый тёплый, средняя температура достигает значения -63 °С, так как прогревается от взлетающей пыли и инфракрасного излучения грунта. Казалось бы, это очень мало. Но на освещённой стороне поверхность планеты, по показаниям датчиков исследовательских аппаратов, разогревается до +410 °С. При таких условиях некоторые металлы (свинец, олово) переходят в жидкое состояние, а при заходе Солнца за горизонт средняя температура поверхности опускается до -162 °С. Незначительный прогрев атмосферы объясняется её сильным разрежением (почти абсолютный вакуум). Для сравнения: температура открытого космоса, по утверждениям учёных, равна -270 °С.
В среднем слое происходят процессы, напоминающие земные. Здесь перемещаются потоки газов и пыли, которая постепенно рассеивается. Верхняя часть получает тепло от солнечного ветра. На расстоянии 200 км от поверхности Меркурия начинается экзосфера, которая не имеет чётких границ из-за сильной разрежённости.
У планеты существует кометный хвост длинной около 2,5 млн км.
Пополнение компонентов атмосферы происходит в результате воздействия нескольких факторов:
- вулканическая деятельность;
- испарение металлов и водяных ледников;
- радиоактивный распад;
- гидротермальные процессы;
- солнечный ветер.
В настоящее время сложилось определённое равновесие – количество улетающего в космос газообразного вещества, примерно эквивалентно тому, что образуется у поверхности планеты. Меркурий обладает очень слабой силой притяжения. Если этот параметр Земли принять за единицу, то здесь он равен всего 0,38.
Состав атмосферы
Тонкая разреженная газовая оболочка планеты не однородна. В её состав входят атомы многих химических элементов. Рассмотрим основные из них в порядке убывания.
Кислород и натрий
Кислород – это преобладающий элемент в химическом составе атмосферы Меркурия. По данным исследований его содержание составляет около 42%. Атомы кислорода выбиваются из оксидов пород метеоритами и ионизированными частичками солнечного ветра, а также вылетают в результате сухого испарения водяного льда – перехода из твёрдого состояния в газообразное минуя жидкую фазу. На втором месте по распространению – атомарный натрий (примерно 29%).
Водород, гелий, калий и другие элементы
Также в атмосфере содержится значительное количество водорода (22%) и гелия (6%). Это объясняется поступлением их из солнечного ветра и из самой планеты. В составе присутствуют также атомы калия (0,5%). В оставшиеся 0,5% входят другие примеси: углекислый газ, криптон, водяные пары и другие химические элементы.
Водяные пары
Открытие наличия водяных паров в атмосфере планеты Меркурий было для учёных неожиданностью. Предполагается, что они образуются от ледников, скрытых в затенённых полярных кратерах. При низкой температуре вода из твёрдого агрегатного состояния сразу переходит в газообразное. Также молекулы водяного пара, возможно, образуются в результате воздействия ионизированных частиц на свободные атомы водорода и кислорода.
Интересно, что возраст ледяных запасов гораздо меньше самой планеты. Учёные считают, что они появились позже образования Меркурия. Возникновение водяного льда – ещё одна загадка для исследователей.
Метан и аргон
Наличие метана в составе атмосферы – довольно интересное явление, хотя его процент содержания незначительный. Ведь часто он является продуктом жизнедеятельности микроорганизмов. Но на этой суровой планете, скорее всего, метан образуется в результате вулканической деятельности и геотермальных процессов. Он неустойчив, поэтому его присутствие говорит о наличии постоянных источников пополнения.
Радиоактивный распад изотопов калия в коре планеты приводит к образованию аргона. Этот инертный одноатомный газ поднимается в атмосферу и не участвует в химических реакциях.
Атмосферное давление на Меркурии
Человек, прибывший на поверхность планеты, не ощутит воздуха, как на Земле. Плотность газовой оболочки так мала, что атомы входящих в неё химических элементов чаще сталкиваются с Меркурием, чем между собой. Средняя продолжительность их нахождения возле небесного тела около 200 суток. Эта особенность объясняет очень низкое атмосферное давление. Оно в 500 миллиардов раз меньше земного. Слабая гравитация планеты не может удерживать рассеянное вещество, и оно постепенно улетучивается в космос. Постоянно двигающийся солнечный ветер (поток заряженных частиц), также способствует этому.
Ещё одна важная особенность атмосферы состоит в неравномерности плотности, которая сильно зависит от места измерения. На тёмной стороне она выше, так как газы остывают, на освещённой – ниже. Из-за более медленного вращения планеты вокруг своей оси, длительность суток здесь составляет 1407,6 часа или 58,65 земных дней.
Пыль
Рассказывая о воздушной оболочке Меркурия нельзя не упомянуть о пыли, которая придаёт ей характерный коричневый оттенок. Пористый грунт и природные условия способствуют её образованию. Эта примесь состоит из мелких частиц минерального происхождения (около 1,5 мкм в диаметре). Они попадают в атмосферу несколькими путями:
- из космоса;
- от падения метеоритов;
- в результате вулканической деятельности.
Из-за низкой гравитации минеральные частички поднимаются на высоту 1-2 км и долго оседают. Эти парящие микроскопические крупинки способствуют лучшей передаче тепла от поверхности в нижние слои атмосферы.
Внешняя газопылевая оболочка Меркурия, состоящая из разрозненных атомов химических элементов, почти невидимая. Важнейшими свойствами её являются: сильная разрежённость, запылённость, зависимость от солнечного ветра, постоянная потеря вещества. Близость к звезде оказывает сильное влияние на состав, состояние и характеристики атмосферы. Планета ещё не раскрыла все свои тайны исследователям. Учёным предстоит ещё много узнать о её строении и истории возникновения. Возможно, когда-то земные автономные планетоходы прибудут и на суровый Меркурий.
