Med den nye rumsonde MESSENGER vil NASA - Viden (JP)
Med den nye rumsonde MESSENGER vil NASA - Viden (JP)
Med den nye rumsonde MESSENGER vil NASA - Viden (JP)
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
4<br />
A k t u e l N a t u r v i d e n s k a b | 6 | 2 0 0 1<br />
Merkur<br />
- næstmindste planet<br />
og næstmindst forstået<br />
Planeten Merkur.<br />
Illustration: John Hopkins University Applied Physics Laboratory. http://messenger.jhuapl.edu/<br />
<strong>Med</strong> <strong>den</strong> <strong>nye</strong> <strong>rumsonde</strong><br />
<strong>MESSENGER</strong> <strong>vil</strong> <strong>NASA</strong> i<br />
2004 forsøge at fravriste<br />
planeten Merkur sine<br />
sidste hemmeligheder.<br />
Af Jan Nielsen<br />
■ Merkur er <strong>den</strong> mindste<br />
af de jordlignende planeter<br />
(Merkur, Venus, Jor<strong>den</strong> og<br />
Mars), og <strong>den</strong> er samtidig <strong>den</strong><br />
planet, vi kender mindst til –<br />
bortset fra Pluto. Det sidste <strong>vil</strong><br />
der forhåbentligt snart blive<br />
rettet op på, idet <strong>NASA</strong> planlægger<br />
at sende en <strong>rumsonde</strong><br />
til planeten i år 2004.<br />
Merkur har dog været kendt<br />
si<strong>den</strong> oldti<strong>den</strong>, da planeten er<br />
forholdsvis klar på nattehimlen.<br />
Observationer med teleskoper<br />
af Merkur vanskeliggøres<br />
af, at planeten er <strong>den</strong> i<br />
solsystemet, der ligger tættest<br />
på Solen (afstan<strong>den</strong> er 0,387<br />
astronomiske enheder, hvor<br />
Jor<strong>den</strong>s afstand er defi neret<br />
som 1 astronomisk enhed =<br />
150 millioner kilometer). For<br />
eksempel tør man overhovedet<br />
ikke rette rumteleskopet<br />
Hubble i retning af Merkur af<br />
frygt for, at <strong>den</strong> intense stråling<br />
fra Solen skal ødelægge<br />
optikken eller elektronikken<br />
ombord. Jord baserede observationer<br />
er ej heller optimale.<br />
<strong>Med</strong> det blotte øje er Merkur<br />
enten synlig i kort tid efter<br />
solnedgang eller i kort tid for<br />
solopgang. De bedste observationer<br />
med teleskoper laves<br />
typisk midt på dagen – h<strong>vil</strong>ket<br />
selvfølgelig ikke er optimale<br />
observationsbetingelser,<br />
selvom man har mange tekniske<br />
muligheder for at slippe af<br />
med det forstyrrende sollys og<br />
<strong>den</strong> blå himmel. Så hvis man<br />
<strong>vil</strong> have gode observationer af
Merkur, er man med andre<br />
ord nødt til at sende en <strong>rumsonde</strong><br />
derud.<br />
En kort visit<br />
Merkur har faktisk tidligere<br />
haft besøg af en <strong>rumsonde</strong>,<br />
nemlig Mariner 10, der i foråret<br />
1974 var på kort visit og<br />
tog de første billeder af planeten<br />
på tæt hold. Imidlertid<br />
har Merkur det, der kaldes 3-2<br />
spin-orbit kobling (se boks),<br />
h<strong>vil</strong>ket betyder at planeten<br />
roterer 3 gange om sin egen<br />
akse på to omgange omkring<br />
Solen. Dette gør, at et døgn<br />
på Merkur er ca. 59 jorddage,<br />
hvorved <strong>den</strong> ene halvdel af<br />
planeten ligger i skygge i<br />
lang tid af gangen. Selvom<br />
Mariner 10 passerede planeten<br />
tre gange, lykkedes det ikke<br />
at tage billeder af hele overfla<strong>den</strong>,<br />
idet det var <strong>den</strong> samme<br />
side af Merkur, der lå på natsi<strong>den</strong><br />
hver gang.<br />
Merkur ligner Månen<br />
På overfla<strong>den</strong> ligner Merkur<br />
vores egen måne til forveksling<br />
– både af størrelse og<br />
af udseende. Merkurs diameter<br />
er 4878 km sammenlignet<br />
med Månens 3476 km. Overalt<br />
på overfla<strong>den</strong> er der kratere<br />
fra sammenstød med både<br />
større og mindre meteoritter.<br />
Der er dog også store flade<br />
sletter på Merkur, der tyder<br />
på, at magma er væltet op<br />
fra undergrun<strong>den</strong> i forbindelse<br />
med nedstyrtning af større<br />
meteoritter. Sådanne flade<br />
sletter ses også på Månen.<br />
Bortset fra disse flade lavasletter<br />
er der dog ingen tegn på<br />
geologisk aktivitet på Merkur,<br />
hverken i form af vulkanisme<br />
eller pladetektonik. Det er dog<br />
interessant at notere sig, at<br />
Merkur som <strong>den</strong> eneste planet<br />
udover Jor<strong>den</strong> har et magnetfelt.<br />
Godt nok er magnetfeltet<br />
omkring 1% af Jor<strong>den</strong>s, men<br />
det er alligevel kraftigt nok<br />
til at forhindre ladede partikler<br />
fra Solen i af ramme overfla<strong>den</strong><br />
direkte. Oprindelsen<br />
af sådanne magnetfelter er<br />
endnu ikke velforstået – heller<br />
ikke for Jor<strong>den</strong>s vedkommende.<br />
Man er dog overbevist<br />
om, at et magnetfelt kræver,<br />
at planeten skal have en jernholdig,<br />
delvist fly<strong>den</strong>de kerne,<br />
ligesom Jor<strong>den</strong> har det.<br />
Merkurs indre<br />
- en stor klump jern<br />
Beregninger viser, at Merkur har<br />
en overor<strong>den</strong>tlig stor jernholdig<br />
kerne, faktisk så stor, at <strong>den</strong> fylder<br />
42% af planetens volumen<br />
(Jor<strong>den</strong>s kerne fylder til sammenligning<br />
kun 17%). Der er<br />
i dag fl ere teorier for, hvorfor<br />
Merkur har så stor en jernholdig<br />
kerne. Den ene går ud på, at<br />
temperaturen i <strong>den</strong> gas- og støvsky,<br />
som alle planeterne er dannet<br />
af var så høj, at kun de tungeste<br />
jernholdige materialer kunne<br />
fortætte sig så tæt på <strong>den</strong> unge<br />
sol. En an<strong>den</strong> forklaring kunne<br />
være, at en kort aktiv periode i<br />
solens historie har fordampet en<br />
kappe af let-metal, som Merkur<br />
måske tidligere har haft.<br />
Endelig kan det skyldes, at<br />
en mindre planet eller måne<br />
er stødt sammen med Merkur.<br />
Simulationer med supercomputere<br />
viser, at netop kun <strong>den</strong><br />
lette kappe <strong>vil</strong> blive slynget væk<br />
ved et sådan sammenstød. Sidstnævnte<br />
teori er i øvrigt også<br />
<strong>den</strong> mest udbredte til at forklare<br />
oprindelsen og sammensætningen<br />
af vores egen måne.<br />
Om Merkurs kerne har<br />
samme struktur som Jor<strong>den</strong>s<br />
ved man ikke, og at klarlægge<br />
det <strong>vil</strong> kræve, at vi sender en<br />
sonde derud.<br />
<strong>MESSENGER</strong><br />
Rumson<strong>den</strong> <strong>MESSENGER</strong>,<br />
som står for MErcury Surface,<br />
Space ENvironment, GEochemistry<br />
and Ranging, skal ifølge<br />
planen opsendes i 2004 og gå<br />
i et endeligt kredsløb omkring<br />
Merkur i 2009. Grun<strong>den</strong> til, at<br />
turen tager så lang tid er, at<br />
man <strong>vil</strong> bruge Venus som katapult<br />
for at give rumson<strong>den</strong> mere<br />
fart og samtidig spare brændstof.<br />
Denne metode er meget<br />
anvendt til <strong>rumsonde</strong>r, hvor det<br />
ikke betyder alver<strong>den</strong>, om turen<br />
tager et år mere eller mindre.<br />
<strong>Med</strong> <strong>MESSENGER</strong> <strong>vil</strong> man<br />
blandt andet kigge nærmere<br />
på <strong>den</strong> kemiske sammensætning<br />
af overfl a<strong>den</strong>, <strong>den</strong> geologiske<br />
historie, Merkurs kerne, kappen<br />
og magnetfeltet.<br />
Illustration: Calvin J. Hamilton. http://www.solarviews.com/cap/mars/marsint.htm<br />
A k t u e l N a t u r v i d e n s k a b | 6 | 2 0 0 1<br />
A S T R O G E O L O G I<br />
Sammenligning af de fi re jordlignende planeters kerner. Merkurs jernkerne<br />
udgør en langt større del af planeten end de respektive jernkerner<br />
hos de tre andre planeter.<br />
Desu<strong>den</strong> <strong>vil</strong> man undersøge<br />
både nord- og sydpolen for<br />
eventuelle forekomster af vandis.<br />
Ved hjælp af radiomålinger<br />
fra Jor<strong>den</strong> har man en<br />
meget god formodning om,<br />
at der rent faktisk eksisterer<br />
større mængder af vandis dybt<br />
nede i kratere på begge poler<br />
på Merkur – ligesom på<br />
Månens sydpol.<br />
Alle disse målinger skal<br />
bidrage til en større forståelse af<br />
ikke bare Merkurs nuværende<br />
tilstand, men også til en forståelse<br />
af, hvordan planeten i<br />
sin tid blev dannet. Dette <strong>vil</strong> i<br />
sidste ende forbedre vores vi<strong>den</strong><br />
om dannelsesprocessen for solsystemer<br />
generelt – og ikke<br />
3-2 Spin-orbit<br />
kobling<br />
Den simpleste form for kobling mellem omdrejningsperio<strong>den</strong> (rotation<br />
om egen akse) og rotationsperio<strong>den</strong> (rotation om an<strong>den</strong> planet eller<br />
stjerne) er <strong>den</strong> såkaldte 1-1 spin-orbit kobling. Det <strong>vil</strong> sige, at for hver<br />
omgang en planet kredser om Solen, drejer <strong>den</strong> også én omgang om<br />
sin egen akse. Vores egen måne har <strong>den</strong>ne form for spin-orbit kobling,<br />
h<strong>vil</strong>ket er grun<strong>den</strong> til, at Månen altid vender samme side mod Jor<strong>den</strong>.<br />
Merkur har derimod 3-2 spin-orbit kobling, h<strong>vil</strong>ket betyder at planeten<br />
roterer 3 gange om sin egen akse på to omgange omkring Solen.<br />
Altså er en dag på Merkur lig med 2/3 år, eller det samme som ca. 59<br />
jorddage, da omløbsti<strong>den</strong> omkring Solen er knap 88 jorddage. Merkurs<br />
hastighed rundt om Solen er næsten 50km/s.<br />
Hvis man var bosid<strong>den</strong>de på Merkur, <strong>vil</strong>le planetens spin-orbitkarakteristika<br />
kunne ses som specielle fænomener. Man <strong>vil</strong> således<br />
kunne opleve Solen stå op i øst og bevæge sig støt og roligt over<br />
himlen mod vest ligesom på Jor<strong>den</strong>. Men kort tid efter <strong>den</strong> er gået<br />
ned i vest <strong>vil</strong> <strong>den</strong> stå op igen – stadig i vest – for så igen at gå ned<br />
i vest et par jorddage senere.<br />
5
6<br />
A k t u e l N a t u r v i d e n s k a b | 6 | 2 0 0 1<br />
A S T R O G E O L O G I<br />
mindst om, hvordan Jor<strong>den</strong> er<br />
blevet dannet.<br />
Fremmede solsystemer<br />
En øget forståelse af vores eget<br />
solsystem og dets dannelse kan<br />
også kaste nyt lys over forskellene<br />
på vores eget solsystem<br />
og de fjerne solsystemer, man<br />
indtil nu har opdaget. Der er<br />
observeret omkring 80 såkaldte<br />
exoplaneter – dvs. planeter,<br />
som tilhører andre solsystemer.<br />
Alle disse er nogenlunde af<br />
samme størrelse som Jupiter,<br />
men kredser i en afstand fra<br />
deres respektive stjerner, der<br />
typisk er mindre end Merkurs<br />
afstand til Solen – nogle gange<br />
endda meget mindre!<br />
Hvorfor adskiller alle de solsystemer,<br />
man indtil nu har<br />
opdaget, sig så meget fra vores<br />
eget? Det kan naturligvis skyldes,<br />
at vi blot endnu ikke har<br />
opdaget de solsystemer, der ligner<br />
vores. Meto<strong>den</strong> til at fi nde<br />
planeter omkring andre stjerner<br />
bygger jo netop på, at disse planeter<br />
er store nok til med deres<br />
tyngdekraft at trække lidt i <strong>den</strong><br />
stjerne, de kredser om. Denne<br />
tyngdepåvirkning er naturligvis<br />
størst, når en meget stor planet<br />
kredser om en stjerne med en<br />
lille afstand. Hvis man til sammenligning<br />
skulle opdage Jupiter<br />
fra et andet solsystem, <strong>vil</strong>le<br />
det kræve, at man observerer<br />
vores sol i næsten 12 år. Så lang<br />
tid tager det nemlig Jupiter at<br />
kredse én gang om solen. Hvis<br />
man således skal gøre sig håb<br />
om at observere fjerne solsystemer,<br />
der ligner vores, må<br />
man have tålmodighed, for det<br />
kræver gode observationer over<br />
lang tid.<br />
Derfor øges chancerne naturligvis<br />
som ti<strong>den</strong> går, idet der<br />
Illustration: <strong>NASA</strong><br />
Et fi ktivt billede af rumson<strong>den</strong><br />
<strong>MESSENGER</strong> i kredsløb<br />
omkring Merkur – et solskjold<br />
skal beskytte son<strong>den</strong> mod varme<br />
og stråling fra Solen.<br />
<strong>MESSENGER</strong> tidsplan<br />
Opsendelsesmuligheder:<br />
03-marts – 06-april-2004<br />
02-august – 16-august-2004<br />
Venus passager:<br />
juni 2004<br />
marts 2006<br />
Merkur passager:<br />
juli 2007<br />
april 2008<br />
Merkur kredsløb:<br />
april 2009<br />
hele ti<strong>den</strong> foretages observationer<br />
af de nærmeste stjerner,<br />
som umiddelbart synes at være<br />
interessante.<br />
Før astronomerne opdagede<br />
planeter i andre solsystemer<br />
end vores eget, var <strong>den</strong> herskende<br />
opfattelse, at vores solsystem<br />
var “normalt” opbygget.<br />
Det <strong>vil</strong> sige, at de tunge<br />
grundstoffer som jern var at<br />
fi nde inderst i solsystemet<br />
(Merkus, Venus, Jor<strong>den</strong> og<br />
Mars) og de lette stoffer som<br />
brint og helium længere ude<br />
(Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun<br />
og Pluto), Men sådan forholder<br />
det sig altså ikke altid.<br />
Det er derfor inde for de sidste<br />
5 år blevet stadig mere tydeligt,<br />
at der mangler en del<br />
brikker i vores forståelse af<br />
“basal solsystem-opbygning”.<br />
Og derfor er Merkur uhyre<br />
interessant.<br />
Om forfatteren<br />
Jan Nielsen er<br />
cand. scient. og astrofysiker<br />
Aktuel Naturvi<strong>den</strong>skab<br />
Ny Munkegade, bygn. 520<br />
8000 Århus C<br />
e-post: red@aktuelnat.au.dk<br />
Ydeligere oplysninger:<br />
http://solarsystem.nasa.gov/missions/<br />
merc_missns/merc-msgr.html<br />
http://pds.jpl.nasa.gov/planets/<br />
welcome/mercury.htm<br />
http://www.psrd.hawaii.edu/<br />
Jan97/MercuryUnveiled.html
Change language