tot 2008 slechts één ruimtevaartuig had ooit de planeet Mercurius bezocht, en het bleef niet lang hangen. NASA's Mariner 10-missie vloog in de jaren zeventig drie keer langs de kleine wereld, de mensheid een behulpzame maar beperkte glimp van de binnenste planeet van het zonnestelsel te geven. Mariner 10 heeft ongeveer 45 procent van het oppervlak van Mercurius in beeld gebracht en zijn interne magnetische veld ontdekt, onder andere.

Decennia gingen voorbij met de verkenning van Mercurius op pauze, tot de lancering van de MESSENGER (Mercury Surface, Ruimte Milieu, Geochemie, en Ranging) missie in 2004. In een baan om Mercurius meer dan 4, 000 keer, het MESSENGER-ruimtevaartuig gaf wetenschappers de eerste - en tot nu toe, alleen-globaal beeld van Mercurius. Het onthulde vreemde oppervlaktekenmerken, onthulde aanwijzingen over zijn geologische geschiedenis, een magnetisch veld in kaart gebracht zoals we nog nooit eerder hadden gezien, en deed talloze andere ontdekkingen. Na meer dan vier jaar in een baan om Mercurius te hebben gedraaid, het ruimtevaartuig had geen gas meer; zonder drijfgas, zijn dichtste naderingsafstand zakte steeds lager totdat de sonde uiteindelijk op 30 april op het oppervlak van de planeet neerstortte, 2015.

Nutsvoorzieningen, na het doornemen van de enorme hoeveelheden gegevens die het ruimtevaartuig teruggaf, enkele van de topwetenschappers van MESSENGER hebben een boek gepubliceerd waarin de belangrijkste lessen van de missie worden beschreven. Getiteld Mercury:The View After MESSENGER, het boek is mede-uitgegeven door Sean Solomon, die de missie leidde en nu directeur is van het Lamont-Doherty Earth Observatory binnen het Earth Institute van Columbia.

In het onderstaande interview Solomon deelt enkele van de belangrijkste bevindingen die in het boek worden besproken, waarom ze belangrijk zijn voor ons aardbewoners, en hoe de MESSENGER-gegevens een nieuwe missie zullen informeren die al op weg is naar Mercurius.

Het gesprek is bewerkt en ingekort.

Wat inspireerde je om dit boek samen te stellen?

We hadden honderden papers geschreven, maar we wilden al die informatie synthetiseren terwijl we nog samen waren als een team, en beschrijf aan onze wetenschappelijke collega's wat we hadden geleerd over Mercurius van de MESSENGER-missie.

Wat het boek duidelijk maakt, is dat we naar een gecompliceerde planeet keken, en al zijn elementen en processen, voor het eerst wereldwijd. Het boek is een weerspiegeling van het feit dat we een zeer breed wetenschappelijk team hadden dat zich bezighield met een enorm scala aan vragen op planetaire schaal, van het diepe binnenste van de planeet tot hoe de atmosfeer werkt en hoe de planeet interageert met de zonnewind en het ruimteweer. Het was een geweldige ervaring om deel uit te maken van een team dat zo'n breed scala aan vragen tegelijk beantwoordde.

Wat trok aanvankelijk je interesse in Mercurius?

In ons zonnestelsel hebben we vier natuurlijke laboratoria om te onderzoeken hoe planeten van steen en metaal gevormd en geëvolueerd zijn:aarde, Mars, Venus, en Mercurius. We weten nu dat er honderden van die laboratoria zijn rond andere sterren, maar slechts vier zijn binnen het bereik van het huidige ruimtevaartuig. Mercurius voltooit die inventaris van planeetvorming en evolutie-experimenten, waarvan één onze eigen planeet voortbracht en drie zeer verschillende planeten.

Van de vier binnenplaneten, De aarde werd een beetje groter, de enige die vandaag de dag oceanen heeft, dat vandaag een klimaat heeft dat geschikt is voor de organismen die daar leven, en waarvan we weten dat het een zetel was voor de oorsprong van het leven. En dus lijkt de aarde speciaal, vooral voor ons omdat het ons thuis is. Maar het is een product van dezelfde processen die onze zusterplaneten hebben voortgebracht, en dus willen we graag begrijpen welke kenmerken hebben geleid tot de omgeving die we thuis noemen, en hoe kleine veranderingen in de startomstandigheden of afstand tot de gastster of andere gebeurtenissen de aarde in een iets andere richting hebben gebracht dan haar zusterplaneten. Hoe kwetsbaar betekent dat dat onze planeet op de lange termijn is, en hoe waarschijnlijk is het dat aardachtige planeten rond andere sterren uitkomsten hebben die vergelijkbaar zijn met die van onze eigen planeet?

Waarom is Mercurius de laatste van die vier die grondig is onderzocht?

Mercurius is moeilijker te bereiken dan Venus en Mars, en het is verder. Het is veel dichter bij de zon, dus de omgeving is veel harder - de zon is maar liefst 11 keer helderder dan in de baan van de aarde, en de straling is hoger omdat je zo veel dichter bij de zon staat. Het is dus altijd een uitdaging geweest om een ​​ruimtevaartuig naar Mercurius te sturen.

De mensheid heeft meer dan drie dozijn ruimtevaartuigen naar Venus gestuurd en meer dan vier dozijn naar Mars. MESSENGER was pas het tweede ruimtevaartuig dat de binnenste planeet bezocht. Niettemin, het gaf ons een globaal beeld van de oppervlaktesamenstelling, het interieur, en de ruimteomgeving. Dus we halen zeker in waar de verkenning van Mars ongeveer 40 jaar geleden was, en naar waar de verkenning van Venus ongeveer 25 jaar geleden was. Inhalen:ja; ingehaald:nee.

Wat waren enkele van de belangrijkste ontdekkingen van de MESSENGER-missie?

Van alle binnenplaneten, Kwik is gemaakt van het dichtste materiaal, verreweg. We weten al zo'n 70 jaar dat het voornamelijk - misschien tweederde - metaal is, en er waren ideeën over waarom. Een idee was dat Mercurius metaalrijk is omdat het alleen condenseerde uit die materialen die heel dicht bij de zon vast waren, die ijzer zou hebben omvat. Een ander idee was dat het misschien twee keer zo groot was als nu, en vervolgens verdampte buitengewone hitte van de gas- en stofnevel rond de vroege actieve zon het buitenste gedeelte. Een derde idee was dat Mercurius begon als Mars, en later botste een groot object ermee en wierp het grootste deel van de rotsachtige schelp uit, een metaalrijk object achterlatend dat misschien een factor twee kleiner was. Al die theorieën voorspelden dat Mercurius uitgeput zou raken in elementen die gemakkelijk kunnen worden verwijderd door hoge temperaturen - de zogenaamde vluchtige elementen. We maakten de eerste chemische kaarten van het oppervlak, en een van de grootste verrassingen van de missie was dat die vluchtige elementen aanwezig zijn, en ze zijn in grote hoeveelheden aanwezig. Dus geen van de theorieën waarom Mercurius metaalrijk was, is correct. Ze zijn allemaal vervalst door de geochemische teledetectie. Dat betekent dat we een nieuwe theorie nodig hebben voor het samenstellen van de binnenplaneten.

Een andere verrassing kwam toen we het magnetische veld van Mercurius maten. We hadden een vermoeden dat, zoals het veld van de aarde, het zou dominant dipolair zijn - zoals het veld van een staafmagneet - en dat was het ook. De grote verrassing was dat in tegenstelling tot de aarde, het magnetische veld van Mercurius heeft niet hetzelfde centrum als de planeet. Het is verschoven naar de noordpool met ongeveer 20 procent van de straal van de planeet. Er waren geen modellen die dat resultaat voorspelden vóór de missie, en het heeft belangrijke implicaties op aarde. De polariteit van de aarde keert af en toe, en die magnetische omkeringen vormen de basis voor het uitwerken van een groot deel van de geschiedenis van de aarde. De methode gaat ervan uit dat de magnetische dipool van de aarde altijd in het centrum is geweest, maar om een ​​zusterplaneet te vinden waar dat niet waar is, daagt op zijn minst deze veronderstelling op onze eigen planeet uit.

Er waren nog veel meer ontdekkingen, maar de laatste die ik zal noemen, gaat over de polaire afzettingen van Mercurius. Deze afzettingen werden decennia geleden voor het eerst waargenomen door aardradar als heldere gebieden in inslagkraters nabij de noord- en zuidpool. Deze gebieden bevinden zich in permanente schaduw en zijn al miljarden jaren koud genoeg om waterijs vast te houden. MESSENGER bevestigde dat de polaire afzettingen meestal waterijs zijn, maar we ontdekten iets anders. In kraters meer dan een paar graden van de polen, het ijs was bedekt met een buitengewoon donker materiaal. Het is donkerder dan al het andere op Mercurius, dus het is geen Mercurius materiaal. Het wordt alleen geassocieerd met de polaire afzettingen, dus misschien is het daar vanwege dezelfde processen die het ijs naar Mercurius hebben gestuurd. Het vermoeden van ons team is dat het donkere materiaal organische materie is van het soort dat objecten in het buitenste zonnestelsel bedekt, en dat het samen met waterijs kan zijn afgeleverd door de inslagen van kometen en asteroïden. Een van de ideeën over hoe het water van de aarde werd verkregen, is dat het afkomstig was van de inslagen van objecten in het buitenste zonnestelsel. En zo zou het kunnen zijn, bewaard in de diepvries van deze poolkraters, Mercurius biedt een archief van het proces waarmee water en organisch materiaal aan de vroege aarde werden geleverd.

Wat komt er daarna voor de verkenning van Mercurius?

Ik weet zeker dat er nog meer ontdekkingen te doen zijn uit de MESSENGER-gegevens. We hebben terabytes aan gegevens die zijn verzameld, en er zijn nu mensen die artikelen schrijven over de analyse van die gegevens. We verwachten dat studenten van Mercurius jarenlang door die gegevens zullen stromen.

In aanvulling, er zijn op dit moment twee ruimtevaartuigen op weg naar Mercurius als onderdeel van een gezamenlijke missie van de European Space Agency en de Japan Aerospace Exploration Agency genaamd BepiColombo. Het ruimtevaartuig zal naar verwachting eind 2025 in een baan rond Mercurius komen. de MESSENGER-gegevens zijn het best beschikbaar voor het beantwoorden van vragen die nog niet zijn beantwoord, en het opstellen van de vragen die door BepiColombo moeten worden beantwoord. Dus we verwachten dat de MESSENGER-gegevens een zeer belangrijke hulpbron zullen zijn, zeker voor de komende zeven jaar, en ongetwijfeld daarna.

Welke mysteries hoop je dat BepiColombo kan oplossen?

BepiColombo zal een grote bijdrage leveren aan het verder ontwikkelen van ons begrip van Mercurius.

MESSENGER had een elliptische baan rond Mercurius, dus we moesten één halfrond kiezen voor de dichtste nadering, en we kozen het noorden. Dus BepiColombo krijgt betere waarnemingen van het zuidelijk halfrond dan wij, en het zal zeker ons begrip van de hemisferische verschillen verbeteren. Een van de vragen die ik heb is:kunnen we iets aan de oppervlakte zien, in de geologische geschiedenis of samenstelling, bijvoorbeeld, dat geeft ons een idee waarom het magnetische veld uit het midden is?

Het zal ook interessant zijn om uit te zoeken of we oppervlakteveranderingen kunnen zien sinds MESSENGER daar was, wijzend op lopende geologische processen, veranderingen in het magnetische veld, of andere wijzigingen die we in dit stadium niet eens kunnen voorzien.

Zodra BepiColombo begint met het terugsturen van gegevens, verwacht je een nieuwe editie van je boek te maken?

Ik denk dat ik het volgende boek waarschijnlijk aan die jongens overlaat.