Геологи Келси Крейн и Крисчен Климкзак из Университета Джорджии (США) оценили темпы охлаждения Меркурия и время, за которое самая маленькая и ближайшая к Солнцу планета Солнечной системы приобрела современные размеры. Исследование опубликовано в журнале Geophysical Research Letters, кратко о нем соoбщается в блогах Американского геофизического общества.

Меркурий легче и меньше Земли примерно в 20 раз, средняя плотность — примерно такая же. Год на Меркурии продолжается 88 дней.

От других планет Солнечной системы Меркурий отличается крупным металлическим ядром — на него приходится 85 процентов радиуса этого небесного тела. Для сравнения, ядро Земли — это только половина ее радиуса. В отличие от Венеры и Марса, Меркурий, как и Земля, обладает собственной, а не наведенной магнитосферой.

Космическая станция MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry) обнаружила на поверхности Меркурия многочисленные складки, изгибы и разломы, что позволяет сделать однозначный вывод о тектонической активности планеты, как минимум в прошлом. Строение внешней коры, по мнению ученых, определяется происходящими в недрах планеты физическими процессами, в частности, термодиффузией мантии и, вероятно, генерацией магнитного поля.

Первые данные о том, что размеры Меркурия менялись, получила космическая станция Mariner 10. На поверхности планеты были обнаружены эскарпы — высокие и протяженные обрывы. Ученые предположили, что они возникли из-за остывания Меркурия, в результате чего кора небольшой планеты, сокращающейся в размерах, деформировалась. Однако только сейчас геологам удалось оценить, когда и с какой скоростью эти процессы происходили.

Помогли данные о кратерах, полученные станцией MESSENGER. Геологи полагают, что глобальное сжатие планеты началось более 3,85 миллиарда лет назад. С тех пор поверхность Меркурия приближалась к его центру со скоростью 0,1-0,4 миллиметра в год.

Сокращение планеты постепенно замедляется и сейчас практически незаметно. Всего радиус Меркурия уменьшился более чем на пять километров.

Как полагают исследователи, Меркурий начал сжиматься после метеоритной бомбардировки, завершившейся 3,8 миллиарда лет назад и длившейся 400 миллионов лет. За это время на Меркурии, Венере, Земле, Луне и Марсе возникло множество ударных кратеров. Причины катаклизма неясны. Вероятно, к нему привело изменение орбит газовыми гигантами или некое гравитационное возмущение на окраинах Солнечной системы, в результате чего к ее центру устремилось множество комет и астероидов. Их удары и разогревали Меркурий.

Возраст кратеров на Меркурии оценивался при помощи метода, применявшегося для определения времени формирования геологических образований на Луне. Чем сильнее деградация кратера, а также чем он темнее из-за покрывшей его пыли, тем он старше. Этот визуальный метод оправдал себя при датировке кратеров на Луне, подтвержденной результатами радиоизотопного анализа образцов грунта, которые были доставлены на Землю в рамках американской пилотируемой лунной программы Apollo.

Кратеры Меркурия, изученные специалистами, превышают в диаметре 20 километров. Всего проанализировали более шести тысяч особенностей геологических образований, на многие из которых ранее не обращали внимания. Большинство особенностей, хотя и не все, оказались связанными с глобальным сжатием Меркурия. Старые кратеры, как правило, пересекают разломы — значит, эти кратеры возникли еще до начала сжатия планеты. Молодые кратеры чаще всего не затронуты разломами.

Ученые сходятся в том, что Меркурий до сих пор представляет собой отличную площадку для проверки моделей образования и эволюции планет земной группы. Небесное тело по-прежнему изменяется, хотя тектоническая активность там почти прекратилась и все сильнее ослабевает магнитное поле. У Венеры и Марса собственного магнитного поля давно нет, тектоническая активность на Венере еще не успела возникнуть, а у Марса, вероятно, уже закончилась.

Более того, одно из последних моделирований образования из протопланетного диска вокруг Солнца небесных тел земной группы показало, что Меркурий вообще не должен был возникнуть. Астрономы 110 раз запускали модель в рамках задачи N тел, для чего использовалось более ста крупных зародышей планет и около шести тысяч планетезималей. В большинстве запусков удалось воспроизвести рождение Венеры и Земли, тогда как Меркурий и Марс образовались только в девяти случаях.

Как правило, ближайшая к светилу планета формировалась на расстоянии 0,27-0,34 астрономической единицы от звезды, с малым эксцентриситетом (описывающий вытянутость орбиты параметр), и была легче Земли примерно в пять раз. Планета формировалась в основном из материи зародышей, и на это уходило десять миллионов лет.

Подробно Меркурий исследовали всего две станции — Mariner 10 и MESSENGER. В 2018 году к Меркурию Япония и ЕС планируют отправить третью миссию — BepiColombo, из двух станций. Первая, MPO (Mercury Planet Orbiter) составит мультиволновую карту поверхности небесного тела. Вторая, MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) займется исследованием магнитосферы. Ждать первых результатов миссии придется долго — даже если старт состоится в 2018-м, Меркурия станция достигнет только в 2025 году.

Андрей Борисов