Поверхня Меркурія, коротко кажучи, нагадує Місяць. Великі рівнини і безліч кратерів говорять про те, що геологічна активність на планеті припинилася мільярди років тому.

Характер поверхні

Поверхня Меркурія (фото наведено далі в статті), знята зондами «Марінер-10» і «Мессенджер», зовні була схожа на місячну. Планета значною мірою вкрита кратерами різних розмірів. Найдрібніші з видимих на найбільш детальних фотографіях «Марінера» вимірюються кількома сотнями метрів в діаметрі. Простір між великими кратерами щодо плоске і являє собою рівнини. Воно схоже на поверхню Місяця, але займає набагато більше місця. Подібні області оточують найбільш помітну ударну структуру Меркурія, утворену в результаті зіткнення, – басейн рівнини Спеки (Caloris Planitia). При зустрічі з «Маринером-10» була висвітлена лише її половина, а повністю вона була відкрита «Месенджером» під час його першого прольоту повз планети в січні 2008 року.

Кратери

Найбільш поширеними структурами рельєфу планети є кратери. Вони значною мірою покривають поверхню Меркурія. Планета (фото наведені далі) на перший погляд схожа на Місяць, але при більш детальному вивченні у них виявляються цікаві відмінності. Гравітація на Меркурії більш ніж у два рази перевищує місячну, частково через великий щільності його величезного ядра, що складається з заліза і сірки. Велика сила тяжіння прагне утримати речовина, викинуте з кратера, поблизу місця зіткнення. Порівняно з Місяцем, воно падало на відстані, що становить лише 65% від місячного. Це може бути одним з факторів, які сприяли виникненню на планеті вторинних кратерів, утворених під впливом викинутого матеріалу, на відміну від первинних, що виникли безпосередньо при зіткненні з астероїдом або кометою. Більш висока сила тяжіння означає, що складні форми і конструкції, характерні для великих кратерів — центральні піки, круті схили і рівну основу, — на Меркурії спостерігаються у менших кратерів (мінімальний діаметр близько 10 км), ніж на Місяці (близько 19 км). Структури менше цих розмірів мають прості чашеподобние обриси. Кратери Меркурія відрізняються від марсіанських, хоча ці дві планети мають порівнянну гравітацію. Свіжі кратери на першій, як правило, глибше, ніж співмірні освіти на другий. Це може бути наслідком низького вмісту летких речовин в корі Меркурія або більш високих ударних швидкостей (оскільки швидкість об'єкта на сонячній орбіті збільшується при наближенні до Сонця).


Кратери більше 100 км в діаметрі починають наближатися до овальної форми, характерної для подібних великих утворень. Ці структури - поліциклічні басейни - мають розміри 300 км і більше та є результатом найбільш потужних зіткнень. Декілька десятків їх було виявлено на сфотографованої частині планети. Зображення «Мессенджера» і лазерна альтиметрия внесли великий вклад у розуміння цих залишкових шрамів від ранніх астероїдних бомбардувань Меркурія.

Рівнина Спеки

Ця ударна структура простягається на 1550 км. При первісному її виявленні «Маринером-10» вважалося, що її розміри значно менше. Внутрішній простір об'єкта являє собою гладкі рівнини, вкриті складчастими і зламаними концентричними колами. Найбільші хребти простягаються на кілька сотень кілометрів в довжину, близько 3 км завширшки і менше 300 метрів у висоту. Понад 200 зламів, порівнянних за розмірами краями, виходять від центру рівнини; багато з них є западинами, обмеженими борознами (грабенами). Там, де грабени перетинаються з гребенями, вони, як правило, проходять через них, що свідчить про їх більш пізньому формуванні.

Типи поверхні

Рівнину Спеки оточують два типи місцевості — її кромка і рельєф, утворений викинутої породою. Кромка являє собою кільце неправильних гірських блоків, що досягають 3 км у висоту, які є найвищими горами, виявленими на планеті, з відносно крутими схилами в напрямку до центру. Друге набагато менше кільце відстоїть на 100-150 км від першого. За зовнішніми схилами розташована зона лінійних радіальних хребтів і долин, частково заповнених рівнинами, деякі з яких усіяні численними буграми і пагорбами в кілька сотень метрів. Походження утворень, складових широкі кільця навколо басейну Спеки, суперечливо. Деякі рівнини на Місяці утворилися в основному в результаті взаємодії викидів з вже існуючим рельєфом поверхні, і це, можливо, також справедливо для Меркурія. Але результати «Мессенджера» дають підставу припустити, що значну роль у їх формуванні зіграла вулканічна активність. Там не тільки мало кратерів, за порівняно з басейном Спеки, що вказує на затяжний період становлення рівнин, але вони володіють іншими рисами, більш явно пов'язані з вулканізмом, ніж можна було побачити на зображеннях, отриманих «Маринером-10». Вирішальні докази вулканізму були отримані за допомогою знімків «Мессенджера», показують жерла вулканів, багато з яких розташовані уздовж зовнішнього краю рівнини Спеки.

Кратер Радитлади

Caloris є однією з найбільш молодих великих полицикличних рівнин, принаймні на дослідженій частина Меркурія. Вона, ймовірно, утворилася тоді ж, коли і остання гігантська структура на Місяці, – близько 39 млрд років тому. Зображення «Мессенджера» виявили ще один, набагато менший ударний кратер з видимим внутрішнім кільцем, який міг утворитися набагато пізніше, названий басейном Радитлади.

Дивний антипод

На іншій стороні планети, в точності 180° навпаки рівнини Спеки, розташована ділянка дивно спотвореної місцевості. Вчені інтерпретують цей факт, говорячи про їх одночасному формуванні шляхом фокусування сейсмічних хвиль від подій, які торкнулися антиподальную поверхню Меркурія. Горбиста і поцяткована лініями місцевість є великою зоною височин, що представляють собою горбкуваті багатокутники шириною 5-10 км і висотою до 15 км. Існуючі до цього кратери були перетворені в пагорби і тріщини сейсмічними процесами, в результаті яких і сформувався даний рельєф. У деяких з них дно було рівним, але потім його форма змінилася, що свідчить про більш пізньому їх заповненні.

Рівнини

Рівнина – це відносно рівна або плавно хвиляста поверхня Меркурія, Венери, Землі та Марса, яка зустрічається повсюдно на цих планетах. Являє собою «полотно», на якому розвивався ландшафт. Рівнини є свідченням процесу руйнування грубого рельєфу і створення однорідного простору. Існує як мінімум три способи шліфування», завдяки якій, ймовірно, вирівнювалася поверхню Меркурія. Один із способів - підвищення температури знижує міцність кори і її здатність утримувати високий рельєф. Протягом мільйонів років гори «тонуть», дно кратерів підніметься і поверхня Меркурія вирівнюється. Другий спосіб включає переміщення порід у бік більш низьких ділянок місцевості під дією сили тяжіння. З плином часу порода накопичується в низинах і заповнює більш високі рівні в міру збільшення її обсягу. таким чином ведуть себе потоки лави з надр планети. Третій спосіб полягає в попаданні фрагментів порід на поверхню Меркурія зверху, що в кінцевому підсумку призводить до грубого вирівнювання рельєфу. Прикладом цього механізму можуть служити викиди породи при утворенні кратерів і вулканічний попіл.

Вулканічна активність

Деякі докази, що схиляють до гіпотези про вплив вулканічної активності на формування багатьох рівнин, що оточують басейн Спеки, вже були наведені. Інші відносно молоді рівнини на Меркурії, особливо помітні в регіонах, висвітлених під невеликим кутом під час першого обльоту «Мессенджера», демонструють характерні особливості вулканізму. Наприклад, кілька старих кратерів були заповнені до країв потоками лави, подібно до таких же утворень на Місяці та Марсі. Проте широко поширені рівнини на Меркурії оцінити складніше. Оскільки вони старші, то очевидно, що вулкани і інших вулканічні утворення могли піддатися ерозії або зруйнуватися інакше, ускладнюючи їх пояснення. Розуміння цих старих рівнин має важливе значення, оскільки вони, ймовірно, причетні до зникнення більшої частини кратерів діаметром 10-30 км, у порівнянні з Місяцем.

Ескарпи

Найважливішими формами рельєфу Меркурія, які дозволяють отримати уявлення про внутрішню будову планети, є сотні зубчастих уступів. Протяжність цих скель варіюється від десятків до більш ніж тисячі кілометрів, а висота – від 100 м до 3 км. Якщо дивитися зверху, то краї їх здаються округлими або зубчастими. Зрозуміло, що це – результат тріщиноутворення, коли частина грунту піднялася і лягла на прилеглу місцевість. На Землі такі структури обмежені в обсягах і виникають при місцевому горизонтальному стисненні в земній корі. Але вся досліджена поверхня Меркурія, покрита ескарпами, з чого випливає, що кора планети в минулому зменшилася. З кількості і геометрії ескарпів випливає, що планета зменшилася в діаметрі на 3 км. Крім того, усадка, повинно бути, тривала до порівняно недавнього геологічної історії часу, так як деякі ескарпи змінили форму добре збережених (і, отже, відносно молодих) ударних кратерів. Уповільнення спочатку високій швидкості обертання планети приливними силами справило стиснення в екваторіальних широтах Меркурія. Глобально розподілених ескарпи, однак, наводять на інше пояснення: пізніше охолодження мантії, можливо, в поєднанні з затвердінням частини колись повністю розплавленого ядра, призвело до стиснення серцевини і холодної деформації кори. Скорочення розмірів Меркурія при охолодженні його мантії повинно було привести до більшої кількості поздовжніх структур, чим можна побачити, що говорить про незавершеність процесу стиснення.

Поверхня Меркурія: з чого складається?

Вчені намагалися з'ясувати склад планети, досліджуючи сонячне світло, відбите від різних її ділянок. Однією з відмінностей між Меркурієм і Місяцем, крім того, що перший трохи темніше, є те, що спектр поверхневих яскравостей його менше. Наприклад, моря супутника Землі — гладкі простору, видимі неозброєним оком як великі темні плями — набагато темніше, ніж поцятковані кратерами нагір'я, а рівнини Меркурія всього лише трохи темніше. Колірні відмінності на планеті менш виражені, хоча знімки «Мессенджера», зроблені з допомогою набору кольорових фільтрів, показали невеликі дуже барвисті ділянки, пов'язані з жерлами вулканів. Ці особливості, а також щодо невиразний видимий і ближній інфрачервоний спектр відбитого сонячного світла, припускають, що поверхня Меркурія складається з небагатих на залізо і титан силікатних мінералів більш темного кольору, в порівнянні з місячними морями. Зокрема, в породах планети може бути низький вміст оксидів заліза (FeO), і це призводить до припущення, що вона була сформована в набагато більш відновлювальних умовах (тобто при нестачі кисню), ніж інші представники земної групи.

Проблеми дистанційного дослідження

Дуже ускладнене визначення складу планети шляхом дистанційного зондування сонячного світла і спектру теплового випромінювання, який відображає поверхню Меркурія. Планета сильно нагрівається, що змінює оптичні властивості частинок мінералів і ускладнює пряму інтерпретацію. Однак «Мессенджер» був оснащений декількома інструментами, відсутніми на борту «Марінера-10», измерявшими хімічний і мінеральний склад безпосередньо. Цим приладам потрібен тривалий період спостереження, поки корабель залишався поблизу Меркурія, тому конкретних результатів після трьох перших коротких прольотів не було. Тільки під час орбітальної місії «Мессенджера» з'явилося досить нової інформації про склад поверхні планети.