Planet terdekat dengan termasyhur dan planet terkecil di tata surya masih menjadi misteri. Seperti Bumi dan empat raksasa gas - Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus, Merkurius memiliki magnetosfernya sendiri. Setelah dilakukan penyelidikan terhadap stasiun MESSENGER (MErcury Surface, Space Environment, GEochemistry), sifat lapisan magnetik ini mulai menjadi jelas. Hasil utama dari misi sudah dimasukkan dalam monograf dan buku teks. Bagaimana sebuah planet kecil berhasil melestarikan magnetosfer.
Agar benda langit memiliki magnetosfernya sendiri, dibutuhkan sumber medan magnet. Menurut sebagian besar ilmuwan, efek dinamo dipicu di sini. Dalam kasus Bumi, tampilannya seperti ini. Di perut planet ada inti logam dengan pusat padat dan cangkang cair. Karena peluruhan unsur radioaktif, panas dilepaskan, yang mengarah pada pembentukan aliran konvektif dari fluida konduktif. Arus ini menghasilkan medan magnet planet.
Medan berinteraksi dengan angin matahari - aliran partikel bermuatan dari bintang. Plasma kosmik ini membawa serta medan magnetnya sendiri. Jika medan magnet planet menahan tekanan radiasi matahari, yaitu membelokkannya pada jarak yang cukup jauh dari permukaan, maka mereka mengatakan bahwa planet tersebut memiliki magnetosfernya sendiri. Selain Merkurius, Bumi dan empat raksasa gas, Ganymede, satelit terbesar Jupiter, juga memiliki magnetosfer.
Di planet dan bulan lain di tata surya, angin bintang praktis tidak menemui hambatan. Ini terjadi, misalnya di Venus dan, kemungkinan besar, di Mars. Sifat medan magnet bumi masih dianggap sebagai misteri utama geofisika. Albert Einstein menganggapnya sebagai salah satu dari lima tugas terpenting sains.
Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa meskipun teori geodynamo secara praktis tidak terbantahkan, ia menyebabkan kesulitan besar. Menurut magnetohidrodinamika klasik, efek dinamo akan membusuk, dan inti planet akan mendingin dan mengeras. Masih belum ada pemahaman yang tepat tentang mekanisme di mana Bumi mempertahankan efek pembentukan sendiri dinamo bersama dengan fitur medan magnet yang diamati, terutama anomali geomagnetik, migrasi, dan pembalikan kutub.
Kesulitan dalam mendeskripsikan kuantitatif kemungkinan besar disebabkan oleh sifat masalah yang pada dasarnya nonlinier. Dalam kasus Merkurius, masalah dinamo bahkan lebih parah daripada di Bumi. Bagaimana planet sekecil itu mempertahankan magnetosfernya sendiri? Apakah ini berarti intinya masih dalam keadaan cair dan menghasilkan panas yang cukup? Atau adakah mekanisme khusus yang memungkinkan benda langit melindungi dirinya dari angin matahari?
Merkurius sekitar 20 kali lebih ringan dan lebih kecil dari Bumi. Kepadatan rata-rata sebanding dengan yang ada di bumi. Setahun berlangsung selama 88 hari, namun benda langit tersebut tidak di tangkap pasang surut dengan Matahari, melainkan berputar mengelilingi porosnya sendiri dengan jangka waktu sekitar 59 hari. Merkurius dibedakan dari planet lain di tata surya dengan inti logam yang relatif besar - jumlahnya mencapai sekitar 80 persen dari jari-jari benda langit. Sebagai perbandingan, inti bumi hanya menempati sekitar setengah dari radiusnya.
Medan magnet Merkurius ditemukan pada tahun 1974 oleh stasiun Amerika Mariner 10, yang merekam semburan partikel berenergi tinggi. Medan magnet benda angkasa yang paling dekat dengan Matahari kira-kira seratus kali lebih lemah daripada yang ada di bumi, ia akan masuk sepenuhnya ke dalam bola seukuran Bumi dan, seperti planet kita, dibentuk oleh dipol, yaitu, ia memiliki dua, dan bukan empat, seperti raksasa gas, kutub magnet.
Video promosi:
Foto: Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins / Institut Carnegie Washington / NASA
Teori pertama yang menjelaskan sifat magnetosfer Merkurius diajukan pada tahun 1970-an. Kebanyakan dari mereka didasarkan pada efek dinamo. Model-model ini diverifikasi dari 2011 hingga 2015, ketika stasiun MESSENGER mempelajari planet ini. Data yang diperoleh dari perangkat tersebut mengungkapkan geometri yang tidak biasa dari magnetosfer Merkurius. Secara khusus, di sekitar planet, rekoneksi magnetik - pengaturan ulang garis gaya intrinsik dan eksternal medan magnet - terjadi sekitar sepuluh kali lebih sering.
Hal ini menyebabkan terbentuknya banyak lubang di magnetosfer Merkurius, memungkinkan angin matahari mencapai permukaan planet hampir tanpa hambatan. Selain itu, MESSENGER menemukan remanensi di kerak benda angkasa. Dengan menggunakan data ini, para ilmuwan memperkirakan batas bawah usia rata-rata medan magnet Merkurius pada 3,7-3,9 miliar tahun. Ini, seperti yang dicatat para ilmuwan, menegaskan validitas efek dinamo untuk pembentukan medan magnet global planet, serta adanya inti luar yang cair di dalamnya.
Sementara itu, pertanyaan tentang struktur Merkurius tetap terbuka. Ada kemungkinan bahwa lapisan luar intinya mengandung serpihan logam - salju besi. Hipotesis ini sangat populer, karena, menjelaskan magnetosfer Merkurius sendiri dengan efek dinamo yang sama, memungkinkan suhu rendah dan inti kuasi-padat (atau kuasi-cair) di dalam planet.
Foto: Lembaga Carnegie Washington / JHUAPL / NASA
Diketahui bahwa inti planet kebumian sebagian besar dibentuk oleh besi dan belerang. Inklusi belerang juga dikenal untuk menurunkan titik leleh materi inti, menjadikannya cair. Ini berarti bahwa lebih sedikit panas yang dibutuhkan untuk mempertahankan efek dinamo, yang sudah diproduksi Merkurius terlalu sedikit. Hampir sepuluh tahun yang lalu, ahli geofisika, melakukan serangkaian eksperimen, menunjukkan bahwa dalam kondisi tekanan tinggi, salju besi dapat turun ke arah pusat planet, dan campuran cair besi dan belerang dapat naik ke arahnya, dari inti dalam. Ini dapat menciptakan efek dinamo di perut Merkurius.
Data MESSENGER mengkonfirmasi temuan ini. Spektrometer yang dipasang di stasiun menunjukkan kandungan besi yang sangat rendah dan elemen berat lainnya di batuan vulkanik planet ini. Hampir tidak ada besi di lapisan tipis mantel Merkurius, dan sebagian besar dibentuk oleh silikat. Pusat padat menyumbang sekitar setengah (sekitar 900 kilometer) dari jari-jari inti, sisanya ditempati oleh lapisan cair. Di antara mereka, kemungkinan besar, ada lapisan di mana serpihan logam bergerak dari atas ke bawah. Massa jenis inti sekitar dua kali lipat dari mantel, dan diperkirakan tujuh ton per meter kubik. Sulfur, para ilmuwan percaya, menyumbang sekitar 4,5 persen dari massa inti.
MESSENGER menemukan banyak lipatan, lengkungan, dan patahan di permukaan Merkurius, yang memungkinkan untuk menarik kesimpulan yang jelas tentang aktivitas tektonik planet di masa lalu. Struktur kerak luar dan tektonik, menurut para ilmuwan, berhubungan dengan proses yang terjadi di perut planet. MESSENGER menunjukkan bahwa medan magnet planet lebih kuat di belahan bumi utara daripada di selatan. Dilihat dari peta gravitasi yang disusun oleh peralatan, ketebalan kerak di dekat khatulistiwa rata-rata lebih tinggi 50 kilometer daripada di kutub. Ini berarti mantel silikat di garis lintang utara planet ini dipanaskan lebih kuat daripada di bagian khatulistiwa. Data ini sangat sesuai dengan penemuan perangkap yang relatif muda di garis lintang utara. Meskipun aktivitas vulkanik di Merkurius berhenti sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu, gambaran saat ini tentang difusi termal di mantel planet sebagian besarkemungkinan besar ditentukan oleh masa lalunya.
Secara khusus, aliran konvektif masih dapat terjadi di lapisan yang berdekatan dengan inti planet. Kemudian suhu mantel di bawah kutub utara planet akan 100-200 derajat Celcius lebih tinggi daripada di bawah daerah ekuator planet. Selain itu, MESSENGER menemukan bahwa medan magnet sisa dari salah satu bagian kerak utara diarahkan ke arah yang berlawanan relatif terhadap medan magnet global planet. Ini berarti bahwa di masa lalu, inversi terjadi pada Merkurius setidaknya sekali - perubahan polaritas medan magnet.
Hanya dua stasiun yang telah menjelajahi Merkurius secara detail - Mariner 10 dan MESSENGER. Dan planet ini, terutama karena medan magnetnya sendiri, sangat menarik bagi sains. Dengan menjelaskan sifat magnetosfernya, hampir pasti kita dapat melakukan ini untuk Bumi. Pada 2018, Jepang dan UE berencana mengirimkan misi ketiga ke Mercury. Dua stasiun akan terbang. Pertama, MPO (Mercury Planet Orbiter) akan menyusun peta multi panjang gelombang dari permukaan benda langit. Yang kedua, MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter), akan menjelajahi magnetosfer. Butuh waktu lama untuk menunggu hasil pertama dari misi tersebut - bahkan jika permulaannya dilakukan pada tahun 2018, tujuan stasiun baru akan tercapai pada tahun 2025.
Yuri Sukhov
