På 1800-tallet begynte bane rundt Merkur å blusse verdens astronomer. Planetens bane rundt solen roterte, eller gikk til, med en hastighet som ikke kunne forklares ved å bruke Newtons teorier om tyngdekraft. Mange forskere trodde at en mindre, uoppdaget indre planet forstyrret Merkur. Men etter 1916, da Albert Einstein publiserte sin teori om generell relativitet, innså astronomene at den enorme massen av sola krenget stoffet fra romtiden, og sendte nærliggende Merkur på en tumblingsti rundt stjernen vår.
Frem til i dag fortsetter Merkur å forvirre planetforskere. Den varme lille verdenen er fortsatt den minst utforskede steinete planeten i solsystemet, selv om det ikke er så lenge. Et felles oppdrag fra European Space Agency (ESA) og Japanese Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA) vil lansere to romfartøyer til Mercury sammen, beregnet for å løfte fra ESAs romhavn utenfor Kourou, Fransk Guyana, fredag 19. oktober.
De to håndverkene er samlet kjent som BepiColombo, oppkalt etter den italienske forskeren og matematikeren Giuseppe "Bepi" Colombo som foreslo den første interplanetære tyngdekraftsassistansen på 1970-tallet. Romfartøyet BepiColombo vil måle sammensetningen og magnetfeltet til Merkur, forsøke å lære om dannelsen av planetens store kjerne, søke etter tegn på vulkanisme blant kratrene og dalene - og mer enn et århundre etter faktum, måle bane til Merkur å teste Einsteins relativitet med mer presisjon enn noen gang før.
"Målet vårt er å karakterisere planeten så godt vi kan, " sier forsker Johannes Benkhoff, forsker i BepiColombo, fra ESA. "Vi vil lære mange ting på grunn av dets rolle i dannelsen av solsystemet vårt. Vi tror at Merkur er en veldig viktig del av puslespillet. ”
BepiColombo-oppdraget vil ta omtrent syv år å ankomme Merkur. Å reise til det indre solsystemet er faktisk mye vanskeligere enn å sende et romfartøy til de ytre rikene, og fartøyet vil trenge å utnytte de tyngdekraften som Giuseppe Colombo er kjent for. Mer enn et år etter lanseringen vil BepiColombo svinge av jorden for å bli presset innover, fly av Venus to ganger og svøpe over Merkur seks ganger i en kompleks orbitaldans som lar den komme inn i bane rundt planeten i slutten av 2025. Ved ankomst, ESAs Mercury Planetary Orbiter (MPO) og JAXAs Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) vil skille seg fra de monterte solcellepanelene og ionetrusterne som brakte dem dit, Mercury Transfer Module (MTM).
Et kunstners konsept av BepiColombo som nærmer seg Merkur. De to romskipene vil skille seg når de nådde Merkur i desember 2025. (Airbus Defense and Space) BepiColombo vil bygge videre på arbeidet til det eneste andre romfartøyet som går i bane rundt Merkur, NASAs MESSENGER-sonde. Oppdraget avslørte en verden som ligner litt på månen vår, kraterpokkede og karrige med forekomster av vannis nær polene. Men i motsetning til månen, er Merkur varm som en ovn, geologisk aktiv, og har store svovelforekomster som prikker det steinete landskapet.
Svovelen gir et interessant mysterium, sier Benkhoff, ettersom det lettere materialet skal ha blitt blåst bort av solvinden. Disse uforklarlige svoveldrivene antyder vulkanprosesser under overflaten, som kan produsere svovelgasser som på jorden.
Den unike tektoniske aktiviteten til Merkur er et annet tegn på en dynamisk verden. I motsetning til jordas mange plater som skifter og gnir sammen, har Merkur bare en plate som omgir planeten. Som et resultat trekker den lille verden seg sammen og får dype sprekker og chasmer til å åpne seg på overflaten. Disse sammentrekningene oppstår når Merkur avkjøles, men hvorfor planeten kjøler seg er et sterkt omdiskutert spørsmål i det planetariske vitenskapssamfunnet. Kvikksølv har avkjølt seg i milliarder av år, en prosess som fortsetter i dag, men denne ventileringen av varme ventet å ha avtatt etter at planeten dannet seg.
"Merkur har dette mangfoldet av feil som egentlig ganske tydelig viser at planeten har trukket seg sammen over en viss periode, " sier Tom Watters, seniorforsker i Smithsonian Center for Earth and Planetetary Studies og et MESSENGER-teammedlem. "Noe av det mest fascinerende for meg er at her er en planet, mye mindre enn jorden, den minste i solsystemet, som viser oss hvordan et mindre legeme vil uttrykke sin sammentrekning uten fordelen med platetektonikk."
Under den skrumpende ytre bergskorpen er Mercurys flytende metallkjerne antatt å være massiv, med en mulig solid kjerne i sentrum. Forskere anslår at 70 til 80 prosent av Merkur består av kjernen, noe som gjør den til den nest tetteste planeten i solsystemet etter Jorden. Og en så stor metallisk sammensetning gir Mercury en annen bemerkelsesverdig egenskap: et sterkt magnetfelt.
"Oppdagelsen av magnetfeltet på 1970-tallet var helt uventet, " sier Benkhoff.
Mens Europas MPO går i bane rundt overflaten for å studere geologien til Merkur, vil Japans MMO gå lenger ut for å studere planetens magnetfelt. Selv om planeten bare er en tredjedel av jordens størrelse, har Merkur et lignende magnetfelt. I årevis har forskere lurt på om planetens indre virkning driver magnetismen eller om det skyldes samspill med solen i nærheten.
Forbindelsen mellom svovel på overflaten, sprekker og avkjøling av jordskorpen og det aktive magnetfeltet gir hint av Merkuris dannelse. Mange gjenstander i solsystemet bodde ikke alltid på de nåværende stedene, de dannet seg lenger ut og vandret innover, og Merkur kunne være et av disse objektene. Enten nådd inn av andre planeter eller alltid begrenset til umiddelbar nærhet til solen, anses historien til Merkur som kritisk for å forstå om astronomer noen gang skal lære hvordan solsystemet vårt ble.
Men uansett hva som skjedde med Merkur i fortiden, presenterer planeten fremdeles noen rare spørsmål i dag. Hvis det er aktivt, med å sile svovel og vannaktig is, kan noe biologisk være på overflaten?
"På den ene siden har du temperaturer på 450 grader som en pizzaovn, " sier Benkhoff. “Da har du vannis i kratrene; dette er fascinerende. Tenk om vi var de første som fant biologiske markører i disse kratrene. Mens alle de andre menneskene ser på Mars og [Jupiters måne] Europa, er det kanskje på Merkur! ”
Etter over ti år med venting, er ESA og JAXA klare til å begynne sin lange reise til Merkur. I helgen begir BepiColombo seg på et forsøk på å bedre forstå ikke bare en av de mest gåtefulle planetene, men hvordan vårt lille nabolag i verdensrommet samlet mange milliarder år siden.
En mosaikk av to bilder av Mercurys lem på den sørlige halvkule tatt av MESSENGER-romfartøyet i 2012. (NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington)
