Состав атмосферы меркурия кратко

Обновлено: 03.07.2024

Все планеты земной группы (а Меркурий относится к ним) имеют схожее строение, а потому их химические составы близки. Но у Меркурия есть несколько отличительных черт.

Ядро планеты состоит из двух металлов – железа и никеля, причем концентрация железа аномальна высока. Существует теория, что подобная аномалия является следствием столкновения Меркурия с огромным небесным телом радиусом в сотни километров во время формирования Солнечной системы. Особенность планеты заключается в том, что ее ядро является жидким.

В мантии Меркурия преобладают силикаты – вещества, содержащие в своем составе кремний. В основном это различные формы перидотитов – оливин и пироксен. Помимо кремния в мантии высока концентрация железа, магния, марганца, кальция и кислорода.

Кора состоит из базальтов и иных химических соединений. В базальте содержится около 42-53% оксида кремния (кремнезема), ещё 15% приходится на оксид алюминия. Велика доля ультраосновных горных пород, содержащих 30-45% кремнезема. Большое распространение имеют кимберлиты, ильмениты, дуниты. В целом Меркурий по своему составу близок к Луне. Алюминий, кальций, титан и железо находятся в дефиците, а магний и сера – в избытке.

Отдельно стоит отметить, что на Меркурии есть и вода. Водяной пар присутствует на дне некоторых кратеров, куда никогда не заглядывает Солнце, расположены льды. Однако воды в жидком состоянии на Меркурии нет.

Конечно, она не такая могучая как на Земле и даже меньше чем у Марса. Но она у планеты есть, и в настоящее время изучается астрономами и космическим кораблем MESSENGER.

Из чего она состоит

Эта разреженная оболочка состоит из кислорода, водорода, гелия, натрия, калия и водяного пара.

Астрономы полагают, что она постоянно пополняется из различных источников: частиц солнечного ветра, вулканической дегазации, радиоактивного распада элементов на поверхности Меркурия и космической пыли с мусором, которые планета встречает на своем пути. Без этих источников пополнения, она улетучилась бы из-за солнечного ветра относительно быстро.

Состав атмосферы:

Кислород 42,0%
Натрий 29,0%
Водород 22,0%
Гелий 6%
Калий 0,5%
Остальные 0,5% (криптон, метан, водяной пар, окись азота и др.)

В 2008 году, космический корабль НАСА MESSENGER обнаружил в ней водяные пары. Считается, что эта вода образуется, когда атомы водорода и кислорода встречаются в атмосфере.

Присутствие паров воды указывает, что где-то на поверхности существует водяной лед. Залежи водяного льда были обнаружены на полюсах планеты, где дно кратеров никогда не освещается светом Солнца, подробнее можно почитать здесь. Метан, как полагают, появляется из за вулканизма, геотермальных процессов и гидротермальной деятельности. Метан является неустойчивым газом и требует постоянного и очень активного источника, т.к. метан разрушается меньше чем за год.

Строение

Несмотря на небольшой размер, она была поделена на четыре слоя. Эти слои представляют собой нижнею, среднею, верхнюю и экзосферу. Нижние слои довольно теплая область (около 210 К). Нижние слои нагреваются от пыли в воздухе (1,5 мкм в диаметре) и теплового излучения от поверхности.

Пыль, придает ей коричневый оттенок.

В средней части атмосферы, существуют потоки воздуха, как на Земле. Верхние слои нагреваются от солнечного ветра и температура там гораздо выше, чем на поверхности. Экзосфера начинается примерно в 200 км от поверхности и не имеет четких границ, она просто плавно переходит в космос.

Магнитное поле Меркурия, помогает удерживать ее. В то время, как гравитация притягивает газы к поверхности, магнитное поле помогает сдерживать солнечные ветры вокруг планеты, так же, как на Земле. Магнитосфера позволяет сохранять ее форму.

Атмосфера является одной из наиболее слабых в Солнечной системе, давление составляет ~10*-15 бар.

Солнечный ветер постоянно выдувает ее, а источники на планете постоянно пополняют ее. Надеюсь, вышедший на орбиту планеты космический аппарат MESSENGER поможет найти источники пополнения и расширить наши знания о планете.

Любители астрономии знают, что если смотреть на Меркурий в телескоп, то создаётся впечатление об отсутствии атмосферы у планеты, но это не соответствует действительности. Результаты исследований нескольких космических программ показали, что газообразная оболочка у этого небесного тела присутствует, хоть и очень разреженная.

Строение атмосферы

Внешняя газовоздушная оболочка планеты имеет сферическую форму. Впрочем, это же наблюдается и у других небесных тел Солнечной системы. Атмосфера Меркурия состоит из смеси газов и пыли. В её структуре исследователи условно выделяют 4 слоя:

нижний (расположен у поверхности);
средний;
верхний;
экзосфера (граничит с космосом).

Первый из них соприкасается с поверхностью планеты. Он самый тёплый, средняя температура достигает значения -63 °С, так как прогревается от взлетающей пыли и инфракрасного излучения грунта. Казалось бы, это очень мало. Но на освещённой стороне поверхность планеты, по показаниям датчиков исследовательских аппаратов, разогревается до +410 °С. При таких условиях некоторые металлы (свинец, олово) переходят в жидкое состояние, а при заходе Солнца за горизонт средняя температура поверхности опускается до -162 °С. Незначительный прогрев атмосферы объясняется её сильным разрежением (почти абсолютный вакуум). Для сравнения: температура открытого космоса, по утверждениям учёных, равна -270 °С.

В среднем слое происходят процессы, напоминающие земные. Здесь перемещаются потоки газов и пыли, которая постепенно рассеивается. Верхняя часть получает тепло от солнечного ветра. На расстоянии 200 км от поверхности Меркурия начинается экзосфера, которая не имеет чётких границ из-за сильной разрежённости.

У планеты существует кометный хвост длинной около 2,5 млн км.

Пополнение компонентов атмосферы происходит в результате воздействия нескольких факторов:

вулканическая деятельность;
испарение металлов и водяных ледников;
радиоактивный распад;
гидротермальные процессы;
солнечный ветер.

В настоящее время сложилось определённое равновесие – количество улетающего в космос газообразного вещества, примерно эквивалентно тому, что образуется у поверхности планеты. Меркурий обладает очень слабой силой притяжения. Если этот параметр Земли принять за единицу, то здесь он равен всего 0,38.

Состав атмосферы

Тонкая разреженная газовая оболочка планеты не однородна. В её состав входят атомы многих химических элементов. Рассмотрим основные из них в порядке убывания.

Кислород и натрий

Кислород – это преобладающий элемент в химическом составе атмосферы Меркурия. По данным исследований его содержание составляет около 42%. Атомы кислорода выбиваются из оксидов пород метеоритами и ионизированными частичками солнечного ветра, а также вылетают в результате сухого испарения водяного льда – перехода из твёрдого состояния в газообразное минуя жидкую фазу. На втором месте по распространению – атомарный натрий (примерно 29%).

Водород, гелий, калий и другие элементы

Также в атмосфере содержится значительное количество водорода (22%) и гелия (6%). Это объясняется поступлением их из солнечного ветра и из самой планеты. В составе присутствуют также атомы калия (0,5%). В оставшиеся 0,5% входят другие примеси: углекислый газ, криптон, водяные пары и другие химические элементы.

Водяные пары

Открытие наличия водяных паров в атмосфере планеты Меркурий было для учёных неожиданностью. Предполагается, что они образуются от ледников, скрытых в затенённых полярных кратерах. При низкой температуре вода из твёрдого агрегатного состояния сразу переходит в газообразное. Также молекулы водяного пара, возможно, образуются в результате воздействия ионизированных частиц на свободные атомы водорода и кислорода.

Интересно, что возраст ледяных запасов гораздо меньше самой планеты. Учёные считают, что они появились позже образования Меркурия. Возникновение водяного льда – ещё одна загадка для исследователей.

Метан и аргон

Наличие метана в составе атмосферы – довольно интересное явление, хотя его процент содержания незначительный. Ведь часто он является продуктом жизнедеятельности микроорганизмов. Но на этой суровой планете, скорее всего, метан образуется в результате вулканической деятельности и геотермальных процессов. Он неустойчив, поэтому его присутствие говорит о наличии постоянных источников пополнения.

Радиоактивный распад изотопов калия в коре планеты приводит к образованию аргона. Этот инертный одноатомный газ поднимается в атмосферу и не участвует в химических реакциях.

Атмосферное давление на Меркурии

Человек, прибывший на поверхность планеты, не ощутит воздуха, как на Земле. Плотность газовой оболочки так мала, что атомы входящих в неё химических элементов чаще сталкиваются с Меркурием, чем между собой. Средняя продолжительность их нахождения возле небесного тела около 200 суток. Эта особенность объясняет очень низкое атмосферное давление. Оно в 500 миллиардов раз меньше земного. Слабая гравитация планеты не может удерживать рассеянное вещество, и оно постепенно улетучивается в космос. Постоянно двигающийся солнечный ветер (поток заряженных частиц), также способствует этому.

Ещё одна важная особенность атмосферы состоит в неравномерности плотности, которая сильно зависит от места измерения. На тёмной стороне она выше, так как газы остывают, на освещённой – ниже. Из-за более медленного вращения планеты вокруг своей оси, длительность суток здесь составляет 1407,6 часа или 58,65 земных дней.

Рассказывая о воздушной оболочке Меркурия нельзя не упомянуть о пыли, которая придаёт ей характерный коричневый оттенок. Пористый грунт и природные условия способствуют её образованию. Эта примесь состоит из мелких частиц минерального происхождения (около 1,5 мкм в диаметре). Они попадают в атмосферу несколькими путями:

из космоса;
от падения метеоритов;
в результате вулканической деятельности.

Из-за низкой гравитации минеральные частички поднимаются на высоту 1-2 км и долго оседают. Эти парящие микроскопические крупинки способствуют лучшей передаче тепла от поверхности в нижние слои атмосферы.

Внешняя газопылевая оболочка Меркурия, состоящая из разрозненных атомов химических элементов, почти невидимая. Важнейшими свойствами её являются: сильная разрежённость, запылённость, зависимость от солнечного ветра, постоянная потеря вещества. Близость к звезде оказывает сильное влияние на состав, состояние и характеристики атмосферы. Планета ещё не раскрыла все свои тайны исследователям. Учёным предстоит ещё много узнать о её строении и истории возникновения. Возможно, когда-то земные автономные планетоходы прибудут и на суровый Меркурий.

Меркурий, планета самая маленькая из всех планет Солнечной системы и в то же время самая быстрая, благодаря чему и получила свое название. Долгое время считается, что Меркурий был тесно связан с Венерой и являлся ее спутником. Это предположение не возникало до полета первого космического корабля с целью изучения планеты. Во время этого путешествия были выявлены характеристики Меркурия, предположительные данные о строении, от которых отталкивались в спорах о невозможности развития планеты без привязки к другой. Совокупность расчетов и данных позволило утверждать, что Меркурий образовался как спутник с полуосью больше чем у Луны. Становление Меркурия как самостоятельной планеты произошло позже ввиду увеличения полной энергии планеты.

Гораздо более интересен вопрос, из чего состоит атмосфера, ее характерные особенности. Данные об атмосфере планеты отличаются от характеристик других планет Солнечной системы и именно поэтому Меркурий так интересен.

Атмосфера планеты

Важную роль в изучении атмосферы Меркурия сыграло открытие, которое было сделано учеными-астрономами из Бостона в 2009 году об обнаружении кометоподобного хвоста, состоящего из нейтрально заряженных частичек, сам хвост длиною более пары миллионов лет. Первое упоминание об этом хвосте имело место быть еще в 2006, когда был сделан снимок телескопом базы Военно-воздушных сил США на Гавайи. Окончательная модель кометоподобного хвоста была утверждена позже, после неоднократных полетов спутников Мессенджер.

Строение атмосферы

Атмосфера планеты Меркурий тонкая, но ее разделяют на несколько слоев.

Нижний и теплый, потому что нагревается до 210 градусов благодаря частичкам, которые задерживают жар, идущий от поверхности

Средний слой вмещает в себя потоки воздуха и осадки пыли коричневого цвета, которые постепенно рассеиваются

Верхний слой нагревается солнечными ветрами. Далее начинается газовая оболочка, которая не имеет четкой границы и сужается в пространстве.

Как зависим верхний слой от поверхности?

Очень интересен вид поверхности Меркурия. Она вся, как картина художника, усеяна кратерами, вмятинами, некоторым из которых даны названия. Сформировались эти творения впоследствии резкого изменения температуры в атмосферном слое планеты и охлаждении ядра. Оно и верхний слой атмосферы, который зависим от ядра, начали сжиматься, что привело к изменению внешнего вида коры. Температурные колебания до сих пор существуют. Из-за того близкого расположения к Солнцу, на одной половине Меркурия невыносимая жара и температура до 400 градусов, на другой пронзающий холод и температура до минус 180 градусов. Кратеры на коре Меркурия расположены хаотично, в одних местах их нет, в других утыканы вплоть друг к другу. Большое значение имеет вулканический выброс, который сформировал ровную и равнинную поверхность. Лава залила кратеры и неровности и сформировала новую кору, которая по подсчетам ученых моложе, чем гористая и кратерообразная. Совсем рядом с равнинами находятся резко начинающиеся холмы и возвышенности, которые предположительно были созданы астероидом или метеоритом, падение которого спровоцировало мощный сдвиг коры.

Состав атмосферы

Углекислый газ, водород, гелий

Водяные пары

Нахождение водяных паров при изучении атмосферы подсказало ученым, что где-то на планеты можно найти и залежи льда. Mariner 10 нашел их в 2009 году в глубоких кратерах, в местах, где лучи солнца никогда не доходили до них. Таким образом, помимо водяного пара в атмосфере Меркурия находится и водяной лед. Но, несмотря на наличие водяного льда, на планете нет воды, так как на поверхности сохраняется аномально высокая температура и она испаряет всю жидкость. В недрах планеты содержится очень много радиоактивных вещество, что тоже влияет на состав атмосферы.

Кислород

В составе также есть незначительное число кислорода, процент его примерно такой же, как и метана. Еще 4 миллиарда лет назад атмосфера была перенасыщена кислородом, а к сегодняшнему дню его практически не осталось. Процесс исчезновения кислорода, возможно, связан с натисками солнечных ветров, столкновением с метеоритом или другим астероидом или последствием низкой разреженной атмосферой.

Метан и арагон

Интересный факт, что Меркурий — планета с наибольшим числом ударных кратеров. Если смотреть на фотографию поверхности планеты, то ее легко можно спутать с другим объектом Солнечной системы, Луной. Ученые называют Меркурий пассивной планетой, не способной отбиваться от ударов комет и астероидов. Остальные элементы в составе, процент которых довольно низок это криптон, окись азота и метан. Причина проявления последнего — вулканическая активность, нахождение перекиси и хлоратов в почве. Его присутствие мало и требует пополнения, окончательно разрушается метан через год. Аргон, который также имеется в составе, образуется в результате радиоактивного распада, частички натрия у полюсов. Состав атмосферы Меркурия претерпевал незначительные изменения в течение многих миллиардов лет. И сейчас ученые в один голос заявляют, что Меркурий медленно остывает, что повлияет на дальнейшие характеристики атмосферы этой орбиты.

Атмосферное давление на Меркурии

Атмосфера имеет низкую плотность, 5.427 г/см в кубе. В зависимости от времени года, она меняется. Зимой более разряжена, так как углекислый газ собирается в полярных областях, летом плотность увеличивается, потому что это скопление исчезает. Эта разница в плотности все равно не сглаживает температурные колебания, которые происходят на планете. Скачки температуры отмечаются до 100 градусов и выше.

Атмосферное давление на Меркурии почти в 500 млрд. раз меньше, чем давление на Земле, что обуславливается низкой массой планеты и его территориальным расположением. Более точная цифра- 600 Па. Для сравнения, давление в атмосфере планеты Земля- 101 Па, а атмосферное давление Венеры равно 9 МПа, что в разы превышает показатели Меркурия. Несмотря на это, давление на самой высокой точке Меркурия — всего 30 Па, а в недрах планеты- 1150 Па. При приближении к планете чувствуется сильный вакуум, который не может воссоздать ни одна современная техника. Это опять же объясняется низким атмосферным давлением и строением атмосферы (число атомов гелия и атомов водорода гораздо меньше, чем в атмосфере Земли).

Пыль и низкое давление

Средняя орбитальная скорость вращения планеты 48 километров в секунду. Сила тяжести планеты тоже меньше чем сила тяжести Земли, всего 0.38 (при сравнении, у Земли 1). Несмотря на низкое давление и разрежённость, почти отсутствие атмосферы, воздух на планете пыльный, а земля окрашена в характерный оранжевый цвет. Пыль поднимается на высоту на 1-2 километра и из-за характерных особенностей планеты, крупицы ее оседают долго.

Читайте также: