Trumpai tariant, Merkurijaus paviršius primena Mėnulį. Didžiulės lygumos ir daugybė kraterių rodo, kad geologinė veikla planetoje nutrūko prieš milijardus metų.
Paviršiaus raštas
Merkurijaus paviršius (nuotrauka pateikta vėliau straipsnyje), užfiksuotas zondais „Mariner-10“ir „Messenger“, išoriškai atrodė kaip mėnulis. Planeta iš esmės nusėta įvairaus dydžio krateriais. Išsamiausiose „Mariner“nuotraukose matomos mažiausios yra kelių šimtų metrų skersmens. Erdvė tarp didelių kraterių yra palyginti plokščia ir susideda iš lygumų. Jis panašus į mėnulio paviršių, tačiau užima daug daugiau vietos. Panašūs regionai supa ryškiausią Merkurijaus smūgio struktūrą, susidariusią po susidūrimo – Žaros lygumos baseiną (Caloris Planitia). Susitikus su „Mariner 10“, tik pusė jo buvo apšviesta, o „Messenger“jį visiškai atidarė per pirmąjį planetos skrydį 2008 m. sausio mėn.
Krateriai
Dažniausiai paplitusios žemės paviršiaus formos yra krateriai. Jie dengia daug paviršiaus. Merkurijus. Planeta (nuotrauka žemiau) iš pirmo žvilgsnio atrodo kaip Mėnulis, tačiau atidžiau panagrinėjus paaiškėja įdomių skirtumų.
Merkurijaus gravitacija yra daugiau nei du kartus didesnė nei Mėnulio, iš dalies dėl didelio jo didžiulės geležies ir sieros šerdies tankio. Dėl stiprios gravitacijos iš kraterio išmetama medžiaga linkusi laikyti arti smūgio vietos. Palyginti su Mėnuliu, jis nukrito tik 65% Mėnulio atstumo. Tai gali būti vienas iš veiksnių, prisidėjusių prie antrinių kraterių susidarymo planetoje, susidariusių veikiant išmestai medžiagai, priešingai nei pirminiai, kurie atsirado tiesiogiai susidūrus su asteroidu ar kometu. Didesnė gravitacija reiškia, kad sudėtingos formos ir struktūros, būdingos dideliems krateriams – centrinės viršūnės, stačiai šlaitai ir plokščias pagrindas – pastebimi Merkurijuje ties mažesniais krateriais (mažiausias skersmuo apie 10 km) nei Mėnulyje (apie 19 km). Mažesnės už šiuos matmenis konstrukcijos turi paprastus puodelio kontūrus. Merkurijaus krateriai skiriasi nuo Marse esančių kraterių, nors abiejų planetų gravitacija yra panaši. Švieži krateriai pirmajame paprastai yra gilesni nei panašūs dariniai antrojoje. Tai gali būti dėl mažo lakiųjų medžiagų kiekio Merkurijaus plutoje arba didesnio smūgio greičio (nes objekto, esančio Saulės orbitoje, greitis didėja artėjant prie Saulės).
Krateriai, kurių skersmuo didesnis nei 100 km, pradeda artėti prie tokiems būdingos ovalo formosdideli dariniai. Šios struktūros – policikliniai baseinai – yra 300 km ir didesnio dydžio ir yra galingiausių susidūrimų rezultatas. Nufotografuotoje planetos dalyje jų buvo rastos kelios dešimtys. „Messenger“vaizdai ir lazerinė altimetrija labai padėjo suprasti šiuos likusius randus po ankstyvųjų Merkurijaus asteroidų bombardavimo.
Zhara Plain
Ši smūginė struktūra tęsiasi 1550 km. Kai pirmą kartą jį atrado Mariner 10, buvo manoma, kad jo dydis buvo daug mažesnis. Objekto vidus – lygios lygumos, padengtos sulankstytais ir laužytais koncentriniais apskritimais. Didžiausi kalnagūbriai driekiasi kelių šimtų kilometrų ilgio, apie 3 km pločio ir mažiau nei 300 metrų aukščio. Daugiau nei 200 lūžių, kurių dydis panašus į kraštus, kyla iš lygumos centro; daugelis iš jų yra įdubos, apribotos vagomis (grabenais). Ten, kur grabenai susikerta su kalvagūbriais, jie linkę jas prasiskverbti, o tai rodo vėlesnį jų susidarymą.
Paviršių tipai
Zhara lygumą supa dviejų tipų reljefas – jos kraštas ir reljefas, suformuotas išmestų uolienų. Kraštas yra netaisyklingų kalnų blokų, siekiančių 3 km aukštį, žiedas, o tai yra aukščiausi kalnai, esantys planetoje, su gana stačiais šlaitais centro link. Antrasis daug mažesnis žiedas nuo pirmojo nutolęs 100-150 km. Už išorinių šlaitų yra linijinė zonaradialinės keteros ir slėniai, iš dalies užpildyti lygumomis, kai kurios iš jų nusėta daugybe kalvų ir kelių šimtų metrų aukščio kalvų. Darinių, sudarančių plačius žiedus aplink Žaros baseiną, kilmė yra prieštaringa. Kai kurios Mėnulio lygumos susidarė daugiausia dėl išmetimo sąveikos su jau esama paviršiaus topografija, ir tai gali būti taikoma ir Merkurijui. Tačiau „Messenger“rezultatai rodo, kad vulkaninė veikla suvaidino svarbų vaidmenį formuojant juos. Kraterių yra ne tik nedaug, palyginti su Žaros baseinu, o tai rodo ilgą lygumų formavimosi laikotarpį, bet ir kitų su vulkanizmu susijusių bruožų, nei galima pamatyti Mariner 10 nuotraukose. Kritiškų vulkanizmo įrodymų gauta iš „Messenger“vaizdų, kuriuose matyti ugnikalnių angos, kurių daugelis yra išoriniame Žaros lygumos pakraštyje.
Radithlady krateris
Caloris yra viena jauniausių didelių policiklinių lygumų, bent jau tyrinėtoje Merkurijaus dalyje. Jis tikriausiai susiformavo tuo pačiu metu kaip ir paskutinė milžiniška struktūra Mėnulyje, maždaug prieš 3,9 mlrd. „Messenger“vaizdai atskleidė kitą daug mažesnį smūginį kraterį su matomu vidiniu žiedu, kuris galėjo susiformuoti daug vėliau, vadinamą Raditlady baseinu.
Keistas antipodas
Kitoje planetos pusėje, lygiai 180° kampu priešais Žaros lygumą, yrakeistai iškreipto reljefo lopinėlis. Mokslininkai šį faktą aiškina kalbėdami apie jų vienalaikį formavimąsi sutelkiant seismines bangas iš įvykių, kurie paveikė antipodalinį Merkurijaus paviršių. Kalvotas ir išklotas reljefas yra didžiulė aukštumų zona, kurią sudaro kalvoti 5-10 km pločio ir iki 1,5 km aukščio daugiakampiai. Anksčiau egzistavusius kraterius seisminiai procesai pavertė kalvomis ir plyšiais, dėl kurių susidarė šis reljefas. Kai kurie iš jų buvo plokščiu dugnu, bet vėliau pasikeitė jų forma, o tai rodo vėlesnį užpildymą.
Plains
Lyuma yra palyginti plokščias arba švelniai banguotas Merkurijaus, Veneros, Žemės ir Marso paviršius, kuris yra visur šiose planetose. Tai „drobė“, ant kurios kūrėsi peizažas. Lygumos liudija apie nelygaus reljefo ardymo ir išlygintos erdvės kūrimo procesą.
Yra bent trys „poliravimo“būdai, kurie tikriausiai išlygino Merkurijaus paviršių.
Vienas iš būdų – temperatūros didinimas – sumažina žievės stiprumą ir gebėjimą išlaikyti didelį reljefą. Per milijonus metų kalnai „skęsta“, kraterių dugnas pakils ir Merkurijaus paviršius išsilygins.
Antrasis metodas apima uolienų judėjimą į žemesnes reljefo vietas, veikiant gravitacijai. Laikui bėgant uolos kaupiasi žemumose ir užpildo aukštesnius lygiusjo tūris didėja. taip elgiasi lava, teka iš planetos vidurių.
Trečias būdas – gyvsidabrio paviršiuje iš viršaus pataikyti į uolienų fragmentus, o tai galiausiai lemia nelygaus reljefo išlyginimą. Šio mechanizmo pavyzdžiai yra kraterio išmetimai ir vulkaniniai pelenai.
Vulkaninė veikla
Kai kurie įrodymai, patvirtinantys hipotezę apie vulkaninės veiklos įtaką daugelio Žaros baseiną supančių lygumų formavimuisi, jau buvo pateikti. Kitos palyginti jaunos Merkurijaus lygumos, ypač matomos regionuose, apšviestuose žemu kampu per pirmąjį „Messenger“praskridimą, turi būdingų vulkanizmo bruožų. Pavyzdžiui, keli seni krateriai iki kraštų buvo užpildyti lavos srautais, panašiais į tuos pačius darinius Mėnulyje ir Marse. Tačiau plačiai paplitusias Merkurijaus lygumas yra sunkiau įvertinti. Kadangi jie yra senesni, akivaizdu, kad ugnikalniai ir kiti vulkaniniai dariniai galėjo išardyti ar kitaip sugriuvo, todėl juos sunku paaiškinti. Svarbu suprasti šias senas lygumas, nes jos greičiausiai yra atsakingos už daugiau 10–30 km skersmens kraterių, palyginti su Mėnuliu, išnykimą.
Escarps
Šimtai dantytų briaunų yra svarbiausios Merkurijaus reljefo formos, kurios leidžia susidaryti vaizdą apie vidinę planetos struktūrą. Šių uolienų ilgis svyruoja nuo dešimčių iki daugiau nei tūkstančių kilometrų, o aukštis – nuo 100 m iki 3 km. Jeigužiūrint iš viršaus, jų kraštai atrodo suapvalinti arba dantyti. Akivaizdu, kad tai yra įtrūkimų susidarymo rezultatas, kai dalis dirvožemio pakilo ir nugulė ant apylinkių. Žemėje tokių struktūrų tūris yra ribotas ir susidaro vietiniu horizontaliu suspaudimu Žemės plutoje. Tačiau visas tirtas Merkurijaus paviršius padengtas skarelėmis, o tai reiškia, kad planetos pluta praeityje sumažėjo. Iš skardų skaičiaus ir geometrijos matyti, kad planetos skersmuo sumažėjo 3 km.
Be to, traukimas turėjo tęstis iki palyginti neseniai geologinėje istorijoje, nes kai kurios skardos pakeitė gerai išsilaikiusių (taigi palyginti jaunų) smūginių kraterių formą. Iš pradžių didelio planetos sukimosi greičio sulėtėjimas dėl potvynio jėgų sukėlė suspaudimą Merkurijaus pusiaujo platumose. Tačiau visame pasaulyje pasiskirstę nuolaužos siūlo kitokį paaiškinimą: vėlyvas mantijos aušinimas, galbūt kartu su dalies kažkada visiškai ištirpusios šerdies sukietėjimu, lėmė šerdies suspaudimą ir š altos plutos deformaciją. Merkurijaus dydžiui mažėjant jo apvalkalui aušinant, turėjo susidaryti daugiau išilginių struktūrų, nei galima matyti, o tai rodo, kad susitraukimo procesas nėra baigtas.
Merkurijaus paviršius: iš ko jis pagamintas?
Mokslininkai bandė išsiaiškinti planetos sudėtį tyrinėdami saulės šviesą, atsispindinčią iš skirtingų jos dalių. Vienas iš skirtumų tarp Merkurijaus ir Mėnulio, be to, pirmasis yra šiek tiek tamsesnis, yra tas, kad spektrasjo paviršiaus šviesumas yra mažesnis. Pavyzdžiui, Žemės palydovo jūros – lygios erdvės, plika akimi matomos kaip didelės tamsios dėmės – yra daug tamsesnės nei krateriais išmargintos aukštumos, o Merkurijaus lygumos yra tik šiek tiek tamsesnės. Spalvų skirtumai planetoje yra ne tokie ryškūs, nors „Messenger“nuotraukose, darytose naudojant spalvų filtrų rinkinį, buvo matyti mažų labai spalvingų sričių, susijusių su ugnikalnių angomis. Šios savybės ir santykinai nepastebimas matomas ir beveik infraraudonųjų spindulių atspindėtas saulės šviesos spektras rodo, kad Merkurijaus paviršius sudarytas iš geležies ir titano neturtingų, tamsesnės spalvos silikatinių mineralų nei Mėnulio jūrose. Visų pirma, planetos uolienose gali būti mažai geležies oksidų (FeO), todėl galima daryti prielaidą, kad jos susidarė daug labiau redukuojančiomis sąlygomis (t. y. trūkstant deguonies) nei kitose antžeminėse dalyse.
Nuotolinių tyrimų problemos
Planetos sudėtį labai sunku nustatyti nuotoliniu būdu aptikus saulės šviesą ir šiluminės spinduliuotės spektrą, atspindintį Merkurijaus paviršių. Planeta stipriai įkaista, o tai keičia mineralinių dalelių optines savybes ir apsunkina tiesioginį interpretavimą. Tačiau „Messenger“buvo aprūpinti keliais prietaisais, kurių nebuvo „Mariner 10“, kurie tiesiogiai matavo cheminę ir mineralinę sudėtį. Šie instrumentai reikalavo ilgo stebėjimo laikotarpio, kol laivas liko arti Merkurijaus, todėl konkretūs rezultatai po pirmųjų trijųTrumpų skrydžių nebuvo. Tik orbitinės „Messenger“misijos metu pasirodė pakankamai naujos informacijos apie planetos paviršiaus sudėtį.
