1 grudnia 2024 roku BepiColombo zakończył piąty przelot obok Merkurego. Podczas tego spotkania stał się pierwszym statkiem kosmicznym, który obserwował Merkurego w świetle średniej podczerwieni. Te przełomowe zdjęcia ujawniły różnice w temperaturze i składzie powierzchni na terenie gęsto pokrytym kraterami planety.
Merkury to najmniej zbadana planeta skalista w Układzie Słonecznym. BepiColombo to dopiero trzecia misja w historii, która odwiedziła Merkurego, a w 2026 r. będzie drugą misją, która wejdzie na orbitę planety. Pierwsze dwie misje były NASAMariner 10, który wykonał trzy przeloty w latach 1974–1975, oraz NASA Messenger, który okrążał Merkurego w latach 2011–2015.
BepiColombo odbywa ośmioletnią podróż do Merkurego, wykorzystując grawitację Ziemi, Wenusi Merkury, aby dostosować swoją ścieżkę i zmniejszyć prędkość. 1 grudnia 2024 roku o godzinie 15:23 czasu środkowoeuropejskiego wykonał przelot zaledwie 37 628 km (23 381 mil) nad powierzchnią Merkurego.
Przełomowe obserwacje w średniej podczerwieni
Podczas tego przelotu BepiColombo zebrał cenne dane na temat Merkurego i jego otoczenia. Oprócz wykonywania standardowych zdjęć oraz pomiaru cząstek i pól elektromagnetycznych, w ramach misji dokonano czegoś przełomowego: uchwycenia powierzchni Merkurego w zakresie fal światła średniej podczerwieni.
Instrumentem czyniącym ten przelot wyjątkowym jest opracowany przez Niemców radiometr rtęciowy i spektrometr termiczny w podczerwieni, w skrócie MERTIS.
„Dzięki MERTIS otwieramy nowe możliwości i będziemy w stanie znacznie lepiej zrozumieć skład, mineralogię i temperatury Merkurego” – zauważa Harald Hiesinger, główny badacz instrumentu z Instytutu Uniwersytet w MünsterNiemcy.
Jörn Helbert, który pomagał w opracowywaniu i nadzorowaniu instrumentu jako współgłówny badacz w Niemieckim Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR) w Berlinie, jest zachwycony: „Po około dwóch dekadach rozwoju, laboratoryjne pomiary gorących skał podobne do tych na Merkurym i niezliczone testy całej sekwencji wydarzeń z czasu trwania misji, dostępne są już pierwsze dane MERTIS z Merkurego. To jest po prostu fantastyczne!”
Obraz tła w skali szarości (zdjęcie górne) przedstawia powierzchnię Merkurego obserwowaną przez misję NASA Messenger.
Widok MERTIS podczas tego przelotu obejmuje część największego krateru uderzeniowego na Merkurym, zwanego Basenem Caloris. Panel powiększenia pokazuje zbliżenie obszaru wokół krateru uderzeniowego Bashō. Zdjęcia wykonane przez Messengera w świetle widzialnym pokazują, że w kraterze uderzeniowym Bashō znajduje się zarówno bardzo ciemny, jak i bardzo jasny materiał. Obserwacje przelotu MERTIS ujawniają, że krater jest widoczny również w świetle podczerwonym.
W prawym dolnym rogu widać zasięg przelotu przewidywany na kuli Merkurego. Dane przelotu MERTIS pokazane w kolorze szarym są nałożone na globalną mozaikę mapy topograficznej opartej na danych Messengera.
Źródło: MERTIS/DLR/Uniwersytet w Münster i NASA/Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa/Carnegie Institution of Washington
Odkrywanie tajemnic Merkurego
Pierwsze zdjęcie Merkurego wykonane przez MERTIS pokazuje, które części powierzchni świecą jaśniej w średniej podczerwieni niż inne, przy rozdzielczości gruntowej około 26–30 km (16–19 mil). Obejmuje część basenu Caloris i części dużej równiny wulkanicznej na półkuli północnej.
Jasność powierzchni zależy od temperatury, chropowatości powierzchni i minerałów, z których zbudowana jest powierzchnia pokryta kraterami. Spektrometr obrazujący jest czuły na światło średniej podczerwieni o długości fali 7–14 mikrometrów, a zakres ten jest szczególnie odpowiedni do rozróżniania minerałów tworzących skały.
Zdjęcie uwypukla krater uderzeniowy Bashō, obiekt dostrzeżony już przez Mariner 10 i szczegółowo zaobserwowany przez Messenger. Obrazy w świetle widzialnym pokazują, że krater uderzeniowy Bashō zawiera zarówno bardzo ciemną, jak i bardzo jasną materię. Obserwacje przelotu MERTIS ujawniają, że krater jest widoczny także w świetle podczerwonym.
„Chwila, w której po raz pierwszy spojrzeliśmy na dane z przelotu MERTIS i od razu mogliśmy rozpoznać kratery uderzeniowe, zapierała dech w piersiach! W tym zbiorze danych jest tak wiele do odkrycia – czekają na nas cechy powierzchni, których nigdy wcześniej nie obserwowano w ten sposób. Nigdy nie byliśmy tak blisko zrozumienia globalnej mineralogii powierzchni Merkurego dzięki MERTIS gotowemu na fazę orbitalną BepiColombo” – mówi Solmaz Adeli z DLR Instytut Badań Planetarnych w Berlinie, który jako kierownik projektu odegrał kluczową rolę w planowaniu bieżącego przelotu.
Analiza powierzchni Merkurego
To, z czego zbudowana jest powierzchnia małej planety, jest jedną z wielu tajemnic Merkurego. MERTIS i inne instrumenty na sondzie Mercury Planetary Orbiter należącej do BepiColombo zapewnią lepsze wyniki dokładność i rozdzielczość składu pierwiastkowego w porównaniu z danymi Messengera.
Messenger ujawnił, że na powierzchni znajduje się stosunkowo mało żelaza, mimo że jądro żelazowo-niklowe planety jest niezwykle duże. Misja ujawniła również, że chociaż Merkury krąży blisko Słońca, niektóre pierwiastki chemiczne, które łatwo wyparowują, występują w niezwykle wysokich stężeniach.
Powiązaną zagadką jest to, dlaczego planeta wygląda tak ciemno. Na pierwszy rzut oka pokryta kraterami, zapylona powierzchnia Merkurego może wyglądać podobnie do Księżyca, ale jego powierzchnia odbija tylko około dwie trzecie tyle światła co Księżyc.
Przygotowanie do badań na orbicie
Aby móc zinterpretować pomiary MERTIS, trzeba dokładnie wiedzieć, jak różne minerały świecą w świetle średniej podczerwieni i jak zmienia się to w zależności od temperatury. Nasłoneczniona strona Merkurego może być bardzo gorąca: podczas przelotu radiometr MERTIS zmierzył temperaturę do 420°C.
Przygotowując się do przybycia BepiColombo do Merkurego w 2026 r., zespół MERTIS testował w laboratorium wiele różnych materiałów i mieszanin minerałów, podgrzewając je do różnych temperatur i mierząc, jak świecą w średniej podczerwieni.
„Ponieważ powierzchnia Merkurego jest zaskakująco uboga w żelazo, testowaliśmy naturalne i syntetyczne minerały, którym brakuje żelaza” – wyjaśnia Solmaz. „Przetestowane materiały obejmują minerały tworzące skały, aby symulować to, z czego może być zbudowana powierzchnia Merkurego”.
MERTIS został zbudowany w DLR przy udziale niemieckiego przemysłu. Zespół MERTIS składa się z licznych naukowców z kilku krajów Europy i USA, którzy wspólnie badają dane z przelotu. „To naprawdę przyjemność współpracować z fantastycznym zespołem przy ocenie danych. A najlepsze dopiero przed nami – kiedy w 2026 roku wejdziemy na orbitę wokół Merkurego, MERTIS będzie w stanie wykorzystać swój pełny potencjał” – mówi Harald.
Po umieszczeniu na orbicie MERTIS udostępni globalną mapę rozmieszczenia minerałów na powierzchni Merkurego z rozdzielczością sięgającą 500 m.
Sprytna zapowiedź
Fakt, że MERTIS mógł już prowadzić obserwacje na tak wczesnym etapie misji, był możliwy jedynie dzięki sprytnemu przeprogramowaniu oprogramowania instrumentu. MERTIS został zaprojektowany do obserwacji Merkurego przez tak zwany „port planetarny” i kalibracji tych danych poprzez spoglądanie w zimną przestrzeń kosmiczną za pomocą „portu kosmicznego”.
Ale dopóki BepiColombo nie dotrze do Merkurego w 2026 r części statku kosmicznego są „ułożone” razem, a port planetarny MERTIS jest zablokowany. Dzięki przeprogramowaniu jego port kosmiczny mógł być teraz używany do generowania danych o drodze do Merkurego podczas przelotu. Sprawdziło się to już podczas przelotów obok Księżyc i Venus, co umożliwi zespołowi przetestowanie instrumentu i kalibrację wytwarzanych przez niego danych.
„Te fascynujące i cenne wyniki uzyskane z instrumentu MERTIS to jedynie kusząca zapowiedź wspaniałych wyników, jakich oczekujemy od całego ładunku naukowego BepiColombo, gdy oba orbitery znajdą się na orbicie wokół Merkurego” – mówi Geraint Jones, naukowiec projektu BepiColombo w ESA.
O BepiColombo
Wystrzelona 20 października 2018 r. sonda BepiColombo jest wspólną misją ESA i Japońskiej Agencji Badań Kosmicznych (JAXA), wykonany pod przewodnictwem ESA. Jest to pierwsza europejska misja do Merkurego.
Misja składa się z dwóch orbiterów naukowych: ESA Orbiter planetarny Merkurego (MPO) i JAXA Orbiter magnetosferyczny Merkurego (Mio). Europejczyk Moduł przenoszenia rtęci (MTM) przenosi orbitery na Merkurego.
Po przybyciu na Merkurego pod koniec 2026 roku sonda rozdzieli się i oba orbitery będą manewrować na swoich dedykowanych orbitach polarnych wokół planety. Rozpoczynając działalność naukową na początku 2027 r., oba orbitery będą gromadzić dane podczas nominalnej misji o jeden rok, z możliwością przedłużenia o rok.
Wszystkie obrazy M-CAM są publicznie dostępne w formacie Archiwum nauk planetarnych.
