Autor: Sabine Stanley, Ph.D., John Hopkins University

Merkur je druhá nejhustší planeta naší sluneční soustavy, druhá na Zemi . Merkur má překvapivě také globální magnetické pole, které existuje kvůli ještě podivnějšímu jevu zvanému nemrznoucí směs.

Merkur je dost malý na to, aby byl měsícem. Jupiterův měsíc Ganymede a Saturnův měsíc Titan jsou oba větší než Merkur. Ve srovnání se Zemí je celá Merkur ještě menší než jen železné jádro, které tvoří střed Země. Přestože je Merkur malý, je neobvykle hustý.

Pokud vypočítáme průměrnou hustotu Merkuru tak, že vezmeme jeho hmotnost a vydělíme jeho objemem, dostaneme hustotu asi 5430 kilogramů na metr krychlový. Jakákoli hustota v tomto hřišti naznačuje planetu, která je většinou kameny a železo.

Stejný výpočet pro Zemi poskytuje průměrnou hustotu přibližně 5500 kilogramů na metr krychlový. Železo je hustší než kameny, takže vás může zlákat závěr, že Země má o něco větší podíl železa než Merkur.

Ale vydržte, tady přichází na řadu záludná část. Vidíte, protože Země je 18krát hmotnější, tlaky ve vnitřku jsou vyšší a tyto vyšší tlaky způsobují stlačování vnitřních oblastí Země , účinně zabírající menší objem než stejné materiály na menší planetě.

Stručně řečeno, hustota není určena pouze tím, z čeho je materiál vyroben, ale také tím, jaký tlak na něj působí.

Takže i když má Země o něco vyšší hustotu než Merkur, kdybychom vzali veškerý materiál na Zemi a dekomprimovali jej, pak by nekomprimovaná hustota Země byla 4200 kilogramů na metr krychlový. Pro Merkur nemá dekomprese mnohem menšího vnitřního tlaku tak velký účinek. Nestlačená hustota Merkuru by byla jen o něco nižší, asi 5400 kilogramů na metr krychlový.

Skutečnost, že Merkur má nestlačenou hustotu mnohem větší než Země, nám říká, že Merkur má ve svém nitru mnohem větší podíl železa. Ve skutečnosti má Merkur největší podíl železa ze všech planet v naší sluneční soustavě. Poloměr železného jádra Merkuru je asi 1 800 kilometrů, což je téměř 75% poloměru planety. Objemově to znamená, že Merkur má více než 50% železné jádro, zatímco Země je pouze 17% jádro.

Jak tedy dopadl Merkur s tak velkým jádrem? Nebo jinými slovy, co se dělo na začátku historie sluneční soustavy a vedlo k planetě s tak velkým železným jádrem? Hlavní teorie spočívá v tom, že Merkur byl ve skutečnosti mnohem větší a jeho železné jádro obklopoval tlustší skalní plášť. Pokud ano, muselo se něco stát před miliardami let, na počátku historie Merkuru, odstranit vnější plášťovou vrstvu a opustit planetu bohatou na železo, kterou dnes vidíme.

Toho by mohlo být dosaženo obrovským dopadem, který dal letmý pohled na planetu. Klouzající nárazové těleso spolu s některými vnějšími vrstvami Merkuru mohlo uniknout ze systému nebo narazit do Slunce. To by znamenalo, že Merkur je ve skutečnosti pozůstatkem železného jádra mnohem větší planety.

Taková vysvětlení jsou někdy pro vědce nepříjemná, protože se zdá navrhnout opravdu zvláštní, vzácné okolnosti pro vznik Merkuru. Kdyby byl Merkur jen trochu nalevo, nebyl by zasažen tímto objektem a neviděli bychom planetu, kterou máme dnes. Díky tomu to vypadá jako nepravděpodobná událost. I když je pravda, že velké dopady jsou nepravděpodobné, víme, že k nim došlo v rané sluneční soustavě, protože o nich máme důkazy ve velkých kráterech po celé sluneční soustavě.

Dokonce i skutečnost, že Země má velký Měsíc se rozumí, že zahrnoval obrovský dopad. Takové srážky na začátku naší sluneční soustavy nebyly tak vzácné ani zvláštní, jak se zdá z pohledu dnešní sluneční soustavy.

Toto je přepis z video seriálu Polní průvodce planetami. Podívejte se na to teď na The Great Courses Plus.

Má Merkur magnetické pole?

Velké kovové jádro Merkuru je také domovem dalšího překvapivého objevu. V polovině 70. let první kosmická loď, která navštívila Merkur, Mariner 10, zjistila, že Merkur má magnetické pole v globálním měřítku. Před misí Mariner 10 si vědci nemysleli, že Merkur má ty správné přísady pro akci dynama k vytvoření magnetického pole.

Jaké ingredience tedy dynamo potřebuje?Přemýšlejte o tom, jak šlapání na kole může pohánět světlo na kole. Akce dynama nastává, když se materiály, které mají dobré elektrické vodiče, mohou energicky pohybovat takovým způsobem, aby z kinetické energie pohybů vytvořily elektromagnetickou energii. Jedná se o stejný proces při práci v generátoru. V zásadě mohou být elektrické proudy generovány v pohybujících se elektrických vodičích. A tyto proudy mohou generovat magnetická pole.

Na pozemské planetě, jako je Merkur, je kovové železné jádro dobrým kandidátem pro elektricky vodivou oblast. Aby však bylo možné dosáhnout energických pohybů nezbytných pro generování magnetických polí působením dynama, musí být železné jádro tekuté.

Vědci si brzy nemysleli, že by bylo možné, aby jádro Merkuru bylo tekuté. Je to proto, že Merkur je malá planeta a malé planety se díky většímu poměru povrchu k objemu ochladí rychleji než velké planety. Tepelné modely pro Merkur ukázaly, že teploty v interiéru by byly pod bodem mrazu železa, což je asi 2800 stupňů Fahrenheita. Takže jádro Merkuru by bylo pevné.

Ale pak samozřejmě přijde mise Mariner 10 a novější mise MESSENGER v roce 2011, které obě prokázaly, že Merkur má globální magnetické pole, což je možné pouze tehdy, pokud je jádro alespoň částečně tekutý.

Další informace o uspořádání rodiny solárních systémů.

Jak může být jádro Merkuru stále tekuté?

Jak sladíme malou velikost Merkuru s faktem že víme, že alespoň část Merkurova jádra je kapalná? Odpověď spočívá v uvědomění si, že železné jádro Merkuru musí mít nemrznoucí směs.

Teplotu tuhnutí železa lze výrazně snížit přidáním síry do směsi. Z našich studií meteoritů víme, že jádra planet nejsou vyrobena z čistého železa. Seismologie nám také řekla, že jádro Země není čisté železo. Obsahuje asi 10% lehčích prvků, jako je síra, křemík, kyslík a další. Vědci zjistili, že jen několik procent síry v jádru Merkuru může fungovat jako dostatečně dobrá nemrznoucí směs, která udrží část kapaliny jádra Merkuru.

Další klíčovou složkou dynama je to, že vodič kapaliny musí mít energické pohyby. K tomu může dojít uvnitř planety, pokud se ochladí dostatečně rychle na to, aby přenášelo teplo konvekcí. Vzhledem k tomu, že Merkur je malá planeta s rychlým chlazením, mohou turbulentní pohyby víření z přenosu tepla generovat elektrické proudy, které produkují magnetická pole.

A toto magnetické pole částečně chrání Merkur před slunečním zářením a před vysokoenergetickými částicemi emitovanými z jiných hvězd a galaxií. To je lepší, než může Mars nabídnout.

Takže příště, když se budete pokoušet spatřit Merkur na obloze, nebo si budete klást otázku, jaké to má cenu prozkoumat Merkur, pamatujte na to: Merkur je v průměru nejbližší planeta k Zemi.

Protože oběžná dráha Merkuru je tak blízko ke Slunci, není nikdy příliš daleko od nás. Výsledkem je, že Merkur je v průměru o 8,5% blíže k Zemi než Venuše. Takže ano, díky tomu je Merkur v průměru naším nejbližším sousedem.

Překvapivé je, jak extrémní je. Oběžná dráha Merkura kolem Slunce je méně kruhová – eliptičtější – než kterákoli jiná planeta. Jeho povrch má nejvyšší a nejchladnější teploty a díky chladu je tu dokonce i spousta zmrzlé vody, hned vedle Slunce!

Je dost malý na to, aby to byl Měsíc, přesto má jádro velké planety a dokonce i magnetické pole velké planety. Je úžasné, kolik nám tato malá planeta musí říct.

Zjistěte více o Venuši, zahalené skleníkové planetě.

Časté otázky o Merkuru, druhé nejhustší planetě