Mercurio, un planeta inesperado

2013/05/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

Cando pasou xunto a Mercurio, en xaneiro de 2008, a sonda Messenger avanzaba demasiado rápido. Non puido entrar en órbita ao redor do planeta. Así que fixo una aproximación que os astrónomos chaman flyby. Obtivo fotografías do planeta e, sobre todo, a atracción da gravidade axudoulle a frear un pouco. Pero aínda ía demasiado rápido, tivo que pasar outras dúas veces sen deterse cerca do planeta e finalmente, o 18 de marzo de 2011, entrou na órbita de Mercurio.

Un dos problemas paira investigar Mercurio é a velocidade. Paira achegarse ao planeta, as sondas móvense demasiado rápido como Messenger. O propio planeta tamén presenta una órbita moi rápida, máis rápida que calquera outro planeta do Sistema Solar, debido á súa proximidade ao Sol. E a rotación do planeta é moi lenta. "Porque o propio Sol frea a rotación de Mercurio. E cústalle moito virar sobre si mesmo", afirma o astrónomo Jesús Arregi da UPV e membro do Grupo de Ciencias Planetarias.

Jesús Arregi (Aretxabaleta, 1958). Físico. Realizou a súa tese doutoral en astrofísica na UPV. Desde a súa fundación forma parte do grupo de Ciencias Planetarias. Ed. © Por Jesús Arregi

O día de Mercurio, o tempo que tarda en dar una volta completa ao redor de si mesmo, é de 59 días terrestres. Xira moi lentamente. Por iso, o astrónomo italiano Giovanni Schiaparelli dixo que Mercurio sempre tiña a mesma diferencia orientada cara ao Sol. Na década de 1960, grazas ao radar, os astrónomos descubriron que todos os lados do planeta permanecían mirando ao Sol antes ou despois.

Isto é moi importante paira os investigadores actuais, xa que as condicións son moi diferentes, estean ou estean na escuridade respecto ao Sol. "59 días despois da investigación aseguran que todas as partes de Mercurio pasaron o seu día de luz e a súa noite", afirma Arregi. "Pode haber incidencias na diferenza entre a noite e o día. Convén analizar este tipo de cuestións antes de publicar nada, mentres que os datos poderían estar deformados. Por iso déixase un pouco de tempo para que se cumpra o ciclo". Messenger entrou en órbita en marzo de 2011 e os primeiros resultados das investigacións realizadas cos datos recolleitos difundíronse en outubro.

Información en fotos

Había moita esperanza coas fotos. Antes de Messenger, en 1974 e 1975, foi a sonda Mariner 10 preto de Mercurio, pero non entra en órbita. Fixo tres flybys e no tres estaba iluminado o mesmo lado de Mercurio. A sonda fixo moitas fotos, pero só puido facelas ao 45% da superficie do planeta. As fotos de Messenger tamén mostraron a parte que non vira antes.

"Son fotos de moi alta definición", afirma Arregi. "As saídas en branco e negro dannos una resolución de 250 metros. É dicir, vese todo o que é máis grande. Por baixo aínda non. A resolución das cores é dun quilómetro. E logo, nas fotos especiais, que foron realizadas paira estudar detalles especiais, obtense una resolución de dez metros. Por tanto, as fotografías obtéñense con moito detalle, o que fixo posible tantos descubrimentos."

Grazas á resolución das fotos ven tamén cráteres que non se viron anteriormente. Segundo os expertos, os cráteres máis pequenos da superficie de Mercurio son do tamaño dunha cunca e os máis grandes de varios centos de quilómetros de diámetro. E teñen información moi útil paira os astrónomos. Ao carecer o planeta de atmosfera, os cráteres xerados no planeta degradáronse pouco. Superficie non erosionada. Nas pedras quedan restos de todo o que ocorreu. E os cráteres axudan a interpretar esta particular escritura.

Os astrónomos coñeceron a actividade xeolóxica grazas ás imaxes dos cráteres. O cráter producido polo impacto dun corpo debe ser circular ou elíptico. Pero nas fotos enviadas por Messenger ven algúns cráteres deformados, resultado de movementos xeolóxicos.

Dous exemplos da información que proporcionan as fotografías da superficie de Mercurio. Á esquerda vese un cráter elíptico modificado pola actividade xeolóxica. Á dereita, una imaxe de alta definición, que supera a precisión do quilómetro (cada píxel da imaxe ten só dez metros na superficie do planeta). Ed. © NASA-JPL-Caltech; © NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Foi una sorpresa. Os astrónomos non esperaban que Mercurio tivese una actividade xeolóxica, porque esperaban que fose como a Lúa. "Considérase que a Lúa é un astro totalmente morto. A súa superficie non varía en absoluto. Pero parece que a de Mercurio está a cambiar aos poucos", explica Arregi. Doutra banda, "no caso da Lúa temos mares de lava que son chairas. E en Mercurio non se coñecía. Agora sabemos que tamén hai alí, sobre todo en Iparralde. Son moi anchas, pero a súa composición non é a mesma que a da Lúa. Nas lunares, a concentración de silicatos é maior que nas de Mercurio. En Mercurio os silicatos de aluminio, sodio e magnesio atópanse en menor cantidade, o que significa que as orixes da Lúa e Mercurio foron diferentes."

Os cráteres e as chairas de lava non son as únicas estruturas que ven nas fotografías. ven outros tipos de estruturas singulares. "Estas estruturas foron chamadas hondonadas e nós vémolas brillantes nas fotos e cunha cor azulado", afirma Arregi. Son estruturas pequenas, pero moitas se crean, únense formando estruturas de forma irregular. Desde uns poucos metros até un par de quilómetros de profundidade.

Os expertos consideran que estas estruturas non son una mera consecuencia da actividade de outrora, senón que se están producindo na actualidade, o que significaría que o material se está evaporando nestas zonas. "Non se esperaba", di Arregi. "Como Mercurio ten que soportar una temperatura moi alta, moi preto do Sol, pensabamos que non ía ter material volátil, pero o ten. As depresións prodúcense por evaporación deste material."

Como un cometa xigante

As zonas que ven azuis nas fotos son depresións. Nestas zonas o material superficial hase evaporado. Os astrónomos non esperaban atopalo porque esperaban que Mercurio fose como a Lúa, e na lúa non se produce ningún proceso de evaporación. Ed. © NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laborator/Carnegie Institution of Washington

A diferenza da lúa, o material evaporado en Mercurio produce gas. O osíxeno, o hidróxeno, o helio, o sodio, o potasio e outros elementos están "a voar" ao redor do planeta, pero en cantidades moi pequenas. "Non é propiamente una atmosfera. Mercurio non ten atmosfera", afirma Arregi. O planeta non ten a gravidade suficiente paira soportar este gas.

Ademais, o Sol tamén achega moito. "O sol produce vento solar. Emite partículas en gran cantidade e a alta velocidade, principalmente electróns e protones, que están a ser bombardeados continuamente. Precisamente cando tocan na superficie, extraen da superficie outros átomos, que son os responsables dunha certa atmosfera de Mercurio. As partículas extraídas da superficie polo vento solar forman o que chamamos exosfera. É una atmosfera moi fina, composta por partículas moi especiais".

A palabra atmosfera non é a máis adecuada paira describir a presenza destas partículas: as partículas se evaporan da superficie e son arrastradas polo vento solar de forma continua. Neste sentido, Mercurio compórtase como un cometa. "No caso de cométalos, a cola prodúcea principalmente o vento solar, e en Mercurio tamén é o camiño da creación da exosfera", afirma Arregi.

O corazón dun planeta

Mercurio non é un cometa, é un planeta, pero é un planeta especial. Nunha clasificación xeral, forma parte do grupo de catro pequenos planetas próximos ao Sol, xunto a Artizar, Terra e Marte. Está claro que non é un xigante gaseoso como Júpiter ou Saturno. Pero dentro do grupo de planetas "pétreos" tamén é especial, e a causa está no corazón de Mercurio.

No grupo dos planetas pétreos non hai estándares, pero o modelo xeral sería un núcleo metálico rodeado dunha capa de roca. A única excepción a este esquema básico é Venus, xa que non ten núcleo metálico. Pero Mercurio é aínda máis raro, case o caso contrario: en proporción ten un núcleo xigante.

Marte ten un pequeno núcleo de ferro sólido. A Terra, no núcleo, ten un ferro sólido e líquido que ocupa aproximadamente a metade do radio do planeta. E Mercurio tamén ten un núcleo de ferro sólido e líquido que ocupa case as tres cuartas partes do radio do planeta. Por iso, Mercurio é moi denso.

Polo seu pequeno tamaño, non ten a gravidade da Terra ou de Venus paira compactar os materiais tanto como neses planetas e, con todo, é máis denso que Venus e só un pouco máis lixeiro que a Terra. Isto é debido á súa proporción de ferro. De feito, os astrónomos mencionaron a miúdo que Mercurio parece o núcleo dun planeta que perdeu case por completo a capa exterior de pedra.

O núcleo é un dos grandes misterios de Mercurio. Abarca as tres cuartas partes do diámetro do planeta, paira explicalo os astrónomos poden ter que revisar as teorías da creación dos planetas. Ed. © NSF

Ninguén sabe por que. E un dos obxectivos da sonda Messenger é que debe recoller datos paira aclarar a orixe do xigante núcleo de Mercurio. Pero, de momento, non hai boa noticia neste estudo.

"Se antes as cousas eran misteriosas, agora son máis misteriosas", explica Arregi. "Antes había dúas teorías para que Mercurio fose tan denso. O primeiro é un choque doutro astro que lle levaría a pel. Posto que os elementos máis pesados sempre permanecen no interior, ese núcleo que quedou sería Mercurio. A segunda teoría é que a calor do Sol provocou a evaporación da pel e por iso desapareceron os elementos lixeiros e volátiles. Pero Messenger descubriu que Mercurio ten elementos volátiles, moito máis que Venus ou a Terra e a Lúa".

A composición química dos elementos volátiles correspóndese coa composición dos meteoritos denominados condritas, é dicir, ten compoñentes metálicos e metais non oxidados, polo que é posible que en lugar de ser un planeta que perdeu superficie, Mercurio sexa creado por un proceso descoñecido a partir de meteoritos como as condritas. "Por tanto, non podemos aceptar as teorías anteriores porque temos os seguintes elementos. Isto pode ser un indicio de como se produciu o nacemento de Mercurio. E, ademais de aclarar a xénese, haberá que aclarar un pouco como era a materia prima desa xeración. Pero aínda non temos datos suficientes e non hai hipóteses claras."

Sen polo sur magnético

Sondas de investigación de mercurio. Arriba, Mariner 10, enviado pola NASA nos anos 70. No centro, o Messenger da NASA, actualmente en órbita de mercurio. E abaixo, as axencias Bepicolombo, ESA e JAXA lanzarán conxuntamente en dous anos. Ed. 1-2 © NASA; 3 © ESA/JAXA

Outro gran susto foi o campo magnético, tanto na investigación de Messenger como antes. Na década de 1970 a sonda Mariner 10 descubriu que ten campo magnético e foi sorprendente. Tamén naquela época os astrónomos consideraban que Mercurio é como a Lúa e que o satélite da Terra non ten campo magnético. Una compás non funciona na lúa. Pero en Mercurio si. A agulla dun compás non se orientaría tan rápido como na Terra, xa que a zona de Mercurio é 150 veces máis débil, pero co tempo acabaría sinalando cara ao norte.

Pero os sustos magnéticos non acabaron co descubrimento de Mariner 10. As medicións de Messenger tamén foron espectaculares. "O campo magnético ten una peculiaridade moi curiosa: non está centrado", explica Arregi. "É dicir, o ecuador do campo magnético non coincide co ecuador do planeta, como ocorre na Terra. O campo magnético está desprazado cara ao norte, é dicir, atópase desprazado cara arriba. No norte, a intensidade é 3,5 veces maior que no sur. Isto ten consecuencias, por exemplo, na protección contra o vento solar. O Norte está máis protexido que o Sur, fronte a todas as partículas procedentes do Sol. Isto inflúe tanto na formación atmosférica de Mercurio como na degradación da pel, por dicilo dalgunha maneira."

Os astrónomos aínda non entenden por que o campo magnético é asimétrico e non entenden como xurdiu o núcleo xigante de Mercurio. Nin por que causa a actividade volcánica. Paira levar a cabo estes estudos, a ESA e JAXA, Axencias Espaciais Europeas e Xaponesas, van enviar una nova sonda a Mercurio, Bepicolombo. Será lanzada en 2015 e entrará en órbita ao redor de Mercurio anos despois. Novos esforzos serán necesarios xa que a investigación de Mercurio supón un gran reto. En ocasións, a obtención de datos, en lugar de achegar respostas, achega máis preguntas.

Vivir en Mercurio

Polo norte de Mercurio. As zonas en vermello sempre están ás escuras. Os lugares onde se esconde o xeo están sinalados de amarelo. Estes emprazamentos poderían ser adecuados paira a instalación dunha base. Ed. © NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington/National Astronomy and Ionosphere Center, Arecibo Observatory

Aparentemente Mercurio está demasiado cerca do Sol paira poder vivir alí. Nunca se atopa a máis de 70 millóns de quilómetros e a calor e a radiación son enormes na parte que mira ao Sol. Por exemplo, a temperatura é de 350 ºC. É difícil vivir nesta zona de Mercurio. Alén, a noite de Mercurio, a temperatura é duns -170 ºC e, nun prazo máximo de 30 días terrestres, o que se atope nesa zona estará á beira do Sol.

Pero hai outra opción: vivir nos cráteres polares. Nos cráteres polares hai zonas que nunca ven o Sol e serían bos lugares paira instalar una base. Ademais, a sonda Messenger confirmou a presenza de xeo nestas zonas, e a mera presenza desta auga facilitaría moito a vida alí, a pesar de ser un auga sólida. O desxeo non sería en absoluto complicado, xa que en Mercurio hai moita enerxía. Como está moi preto do Sol, a enerxía que recibe o planeta é aproximadamente 9.100 W/m 2, é dicir, 6,5 veces máis que a que recibe a Terra. Na Terra, ademais, a atmosfera absorbe parte da enerxía, pero en Mercurio non hai ese tipo de obstáculos. Coa instalación de paneis solares, a obtención de enerxía en Mercurio non sería un problema.

Isto fai interesante a colonización de Mercurio, a obtención de enerxía e materias primas minerais. O uso de paneis solares permite almacenar enerxía ilimitada en Mercurio. Ademais, algúns expertos propoñen construír torres xigantes nas zonas escuras dos cráteres paira subir os paneis á altura do Sol. Este tipo de construcións son moi difíciles na Terra, pero na gravidade de Mercurio serían moito máis fáciles.

En canto ás materias primas, hai moitos materiais de interese na superficie de Mercurio. Por exemplo, os expertos consideran que o isótopo helio-3 está en grandes cantidades, un isótopo que facilitaría a fusión nuclear na Terra.

O problema sería enviar o recadado á Terra. Mercurio está moi metido na zona de gravidade do Sol. Está atrapado. E a viaxe ao "fose" é moi complicado. A enerxía pódese transmitir por láser, aínda que aínda non existe a tecnoloxía óptica adecuada paira iso. Pero é moito máis difícil sacar os materiais de Mercurio. Require moita enerxía e sobre todo tempo.

No entanto, Mercurio podería ser un bo lugar paira instalar una base. Polo menos máis apropiado que a Lúa, porque ten maior gravidade, ten un campo magnético que protexe do vento solar e ofrece moita enerxía e materias primas. A colonización de Mercurio é un estudo a longo prazo.