Parasti cilvēki iedomājas, ka Merkura ekzosfēra ir senas atmosfēras slāņa paliekas. Patiesībā mazākās planētas ekzosfēra nemitīgi mainās un atjaunojas ar nātrija, kālija, kalcija, magnija un citiem joniem, kuri tiek atbrīvoti no Merkura iežiem, kad tos bombardē Saules vēja daļiņas. Ekzosfēra nekad neizskatās tāpat kā iepriekšējā novērošanas reizē. Tās nav pēdējās agrāk pastāvējušas atmosfēras paliekas, bet ļoti aktīva Merkura daļa, kas palīdz astronomiem iepazīt šīs planētas virsmu un vidi, kurā tā mājo.

NASA Godārda kosmisko lidojumu centra zinātnieki ir veikuši pētījumus, kā notiek Merkura ekzosfēras atjaunošanās un mijiedarbība ar magnetosfēru. Pētījumos izmantoti pirmā un otrā pārlidojuma dati, kas saņemti no NASA zondes Messenger.

Līdz šim nevienam kosmosa kuģim nav izdevies nosēsties uz Merkura, tādēļ astronomiem nākas netiešā veidā noskaidrot, kāds ir planētas virsmas sastāvs. Viens no veidiem ir atrast Merkura aizvietotāju. Zemes Mēness ir perfekts kandidāts. Uz Mēness tāpat kā uz Merkura ir ļoti retināta ekzosfēra, kuru papildina Saules vēja daļiņu izsistie joni. Tieši tādēļ Merkura un Mēness ekzosfēru speciāliste Rozmarija Kailena un viņas kolēģi pētīja Mēness paraugus, lai noskaidrotu kāds ir Merkura virsējās kārtas sastāvs. Izrādījās, ka vislabākie paraugi, kuri atbilda novērotajai nātrija un kālija koncentrācijai Merkura ekzosfērā, ir tie, kurus uz Zemi nogādāja PSRS zonde Luna 16.

Zemes atmosfērā atomi un molekulas nemitīgi saskrienas, bet Merkura ekzosfērā tas nenotiek pārāk bieži. Interesanti, ka katrs atomu tips "iet savu ceļu" un biežāk ietriecas planētas virsmā nevis citos atomos. Jaunākie novērojumi liecina, ka nātrijs, kālijs un magnijs no virsmas tiek izsisti dažādos procesos, kā arī ekzosfērā tie uzvedās atšķirīgi.

Jaunākajos Merkura ekzosfēras modeļos ir atklājies pārsteidzošs spēks, kurš piespiež nātrijam pamest planētas virsmu. Zinātnieki līdz šim domāja, ka noteicošais nātrija izdalīšanas faktors būs Saules vēja lādētās daļiņas. Tomēr izrādījās, ka galvenais spēks ir fotoni, kuri izraisa nātrija jonu desorbciju, kura pastiprinās tajos reģionos, kur virsmu bombardē joni. Saules gaisma burtiski stumj prom nātrija atomus no planētas kosmosā, kur tie izveido garu, komētai līdzīgu asti.

"Starojuma izraisītais paātrinājums visspēcīgākais ir tad, kad Merkurs atrodas pusceļā starp Saulei tālāko un tuvāko orbītas punktu," pastāstīja Metjū Burgers no Merilendas universitātes. "Tas ir tādēļ, ka šajā punktā Merkurs pārvietojas visātrāk, un tas ir viens no faktoriem, kas nosaka, cik lielā mērā Saules starojums iedarbojas uz ekzosfēru."

Aptuveni 15% no ekzosfērā sastopamā nātrija atbrīvojas mikrometeorīdu triecienu rezultātā.

Visvairāk nātrija atrodas Merkura polārajos apvidos. Interesants nātrija sadalījums tika konstatēts pirmā pārlidojuma laikā, kad nātrija emisija ziemeļu polārajā apvidū bija par aptuveni 30% spēcīgāka nekā dienvidos. Izrādījās, ka Merkura ziemeļpolu tobrīd bombardēja aptuveni 4 reizes vairāk protonu nekā dienvidpolu.

"Tas notika tādēļ, ka šī pārlidojuma laikā no Saules nākošais magnētiskais lauks nebija simetrisks, kad tas apliecās ap Merkuru," piebilda Mehdi Benna. "Tādejādi ziemeļpola apgabalu skāra vairāk Saules vēja daļiņu nekā dienvidpola apkaimi."

Burgers piebilda, ka lādēto daļiņu daudzuma palielināšanās darbojas roku rokā ar fotoniem.

"Fotonu stimulētā desorbcija darbojas tikai uz ārējo smilšu graudiņu virskārtu, kurā esošais nātrijs ātri vien tiek iztērēts," skaidroja Burgers.

Līdz ar to no virskārtas izdalās mazāk nātrija, bet dziļākajos slāņos esošajam nātrijam jāpārvar garāks ceļš.

"Lādēto daļiņu koncentrācijas palielināšanās ziemeļpolā paātrina šo procesu, tādēļ nātrijs izdalās ātrāk un lielākā daudzumā," piebilda Burgers.

Pēc tam, kad Saules vēja protoni ir atbrīvojuši Merkura regolītā esošos elementus, intensīvais starojums mijiedarbojas ar atbrīvotajiem materiāliem un pārvērš tos pozitīvos jonos - fotojonizācijas process. Saskaņā ar Bennas izveidoto modeli, daži no šiem joniem ieiet tādā kā orbītā ap planētu, veidojot "dreifēšanas joslu" un veicot no pusapļa līdz vairākiem apļiem, līdz tie pamet šo joslu.

"Ja šāda dreifēšanas josla eksistē, un tajā ir pietiekami augsta jonu koncentrācija, tad šajā zonā var veidoties magnētiskā lauka padziļinājums," skaidroja Benna.

Messenger zinātniskā komanda tiešām ir konstatējusi padziļinājumu Merkura magnētiskajā laukā abās planētas pusēs.

"Bet šobrīd mēs vēl nevaram pateikt, ka šo padziļinājumu ir izraisījusi dreifēšanas josla," piebilda Benna. "Gan mūsu, gan citu zinātnieku veidotajos modeļos redzams, ka šāda josla var izveidoties, bet vai tur ir pietiekami daudz jonu, lai veidotos padziļinājums magnētiskajā laukā? To mēs pagaidām nezinām."

Messenger zonde atklāja magniju Merkura magnetosfērā. Astronomi paredzēja, ka uz virsmas būs vislielākā magnija koncentrācija, bet jo tālāk no tās, jo mazāk šī elementa būs. Tomēr trešā pārlidojuma laikā zinātnieki atklāja, ka magnija koncentrācija virs ziemeļpola bija visai vienmērīga un tad kādā punktā tā pēkšņi samazinājās.

"Tas bija pārsteigums, un tā ir vienīgā reize, kad mums ir izdevies novērot tik neparastu izkārtojumu," teica Kailena, kura pastāstīja, ka magnija temperatūra var sasniegt pat desmitiem tūkstošus grādus pēc Kelvina.

"Tik karsts magnijs var rasties procesos, kas saistīti ar lielu enerģijas daudzumu," piebilda Kailena. "Pagaidām mēs nezinām, kas tas ir par procesu."

NASA

Komentāri