MERCURIO (PIANETA): SCOPERTA, CARATTERISTICHE, COMPOSIZIONE, ORBITA, MOVIMENTO - ARTE - 2025

Mercurio è il pianeta più vicino al Sole e anche il più piccolo degli 8 pianeti principali del sistema solare. Può essere visto ad occhio nudo, anche se non è facile da trovare. Nonostante ciò, questo piccolo pianeta è conosciuto fin dall'antichità.

Gli astronomi sumeri registrarono la loro esistenza intorno al XIV secolo aC, nel Mul-Apin, un trattato di astronomia. Lì gli diedero il nome di Udu-Idim-Gu o "pianeta del salto", mentre i babilonesi lo chiamavano Nabu, messaggero degli dei, lo stesso significato che il nome di Mercurio aveva per gli antichi romani.

Figura 1. Il pianeta Mercurio. Fonte: Pixabay.

Poiché Mercurio è visibile (con difficoltà) all'alba o al tramonto, gli antichi greci tardarono a rendersi conto che si trattava dello stesso oggetto celeste, così chiamarono il Mercurio all'alba Apollo e quello al tramonto Hermes, la maglia degli dei.

Il grande matematico Pitagora era sicuro che fosse la stessa stella e propose che Mercurio potesse passare davanti al disco solare visto dalla Terra, come fa.

Questo fenomeno è noto come transito e si verifica in media 13 volte ogni secolo. L'ultimo transito di Mercurio è avvenuto nel novembre 2019 e il prossimo sarà nel novembre 2032.

Anche altri astronomi di culture antiche come Maya, Cinesi e Indù hanno raccolto impressioni di Mercurio e di altri punti luminosi che si muovevano nel cielo più velocemente delle stelle sullo sfondo: i pianeti.

L'invenzione del telescopio ha suggerito lo studio dell'oggetto sfuggente. Galileo fu il primo a vedere Mercurio con strumenti ottici, sebbene il messaggero celeste mantenne nascosti molti dei suoi segreti fino all'arrivo dell'era spaziale.

Caratteristiche generali

Pianeta interno

Mercurio è uno degli 8 pianeti maggiori del sistema solare e insieme alla Terra, Venere e Marte costituiscono i 4 pianeti interni, i più vicini al Sole e caratterizzati dall'essere rocciosi. È il più piccolo tra tutti e quello con la massa più bassa, ma d'altra parte è il più denso dopo la Terra.

Dati ottenuti

Gran parte dei dati su Mercurio provengono dalla sonda Mariner 10, lanciata dalla NASA nel 1973, il cui scopo era raccogliere dati dai vicini Venere e Mercurio. Fino ad allora, molte caratteristiche del piccolo pianeta erano sconosciute.

Va notato che non è possibile puntare telescopi come Hubble verso Mercurio, data la sensibilità dell'apparecchiatura alla radiazione solare. Per questo motivo, oltre alle sonde, buona parte dei dati sul pianeta provengono da osservazioni effettuate tramite radar.

Atmosfera

L'atmosfera di Mercurio è molto sottile e la pressione atmosferica è un trilionesimo di quella terrestre. Il sottile strato gassoso è costituito da idrogeno, elio, ossigeno e sodio.

Mercurio ha anche un proprio campo magnetico, vecchio quasi quanto il pianeta stesso, simile per forma al campo magnetico terrestre, ma molto meno intenso: appena l'1%.

temperature

Per quanto riguarda le temperature su Mercurio, sono le più estreme tra tutti i pianeti: durante il giorno raggiungono i 430 ° C in alcuni punti, abbastanza da fondere il piombo. Ma di notte le temperature scendono a -180 ºC.

Tuttavia, il giorno e la notte di Mercurio differiscono notevolmente da ciò che sperimentiamo sulla Terra, quindi in seguito viene spiegato come li vedrebbe un ipotetico viaggiatore che raggiunge la superficie.

Riepilogo delle principali caratteristiche fisiche del pianeta

-Massa: 3,3 × 10 ²³ kg

-Raggio equatoriale: 2440 km o 0,38 volte il raggio della Terra.

-Forma: il pianeta Mercurio è una sfera quasi perfetta.

-Distanza media dal Sole: 58.000.000 km

-Temperatura: in media 167 ºC

-Gravità: 3,70 m / s ²

-Campo magnetico proprio: sì, intensità di circa 220 nT.

-Atmosfera: dim

-Densità: 5430 kg / m ³

-Satelliti: 0

-Anelli: non ha.

Movimento di traduzione

Mercurio esegue un movimento di traslazione attorno al Sole secondo le leggi di Keplero, il che indica che le orbite dei pianeti sono ellittiche. Mercurio segue l'orbita più ellittica - o allungata - di tutti i pianeti e quindi ha l'eccentricità più alta: 0,2056.

La distanza massima Mercurio-Sole è di 70 milioni di chilometri e quella minima di 46 milioni. Il pianeta impiega circa 88 giorni per completare una rivoluzione attorno al Sole, con una velocità media di 48 km / s.

Questo lo rende il più veloce dei pianeti in orbita attorno al Sole, all'altezza del suo nome di messaggero alato, tuttavia la velocità di rotazione attorno al suo asse è notevolmente più lenta.

Figura 2. Animazione dell'orbita di Mercurio attorno al Sole (giallo), accanto a quella della Terra (blu). Fonte: Wikimedia Commons.

Ma la cosa divertente è che Mercurio non segue la stessa traiettoria dell'orbita precedente, in altre parole, non torna allo stesso punto di partenza della volta precedente, ma subisce un piccolo spostamento, chiamato precessione.

Questo è il motivo per cui per un certo periodo si è creduto che ci fosse una nube di asteroidi o forse un pianeta sconosciuto che disturbasse l'orbita, che si chiamava Vulcano.

Tuttavia, la teoria della relatività generale potrebbe spiegare in modo soddisfacente i dati misurati, poiché la curvatura spazio-temporale è in grado di spostare l'orbita.

Nel caso di Mercurio, l'orbita subisce uno spostamento di 43 secondi d'arco per secolo, un valore che può essere calcolato proprio dalla relatività di Einstein. Gli altri pianeti hanno spostamenti molto piccoli, che fino ad ora non sono stati misurati.

Dati sul movimento del mercurio

Di seguito sono riportati i numeri noti del moto di Mercurio:

-Raggio medio dell'orbita: 58.000.000 km.

- Inclinazione dell'orbita : 7º rispetto al piano orbitale della Terra.

-Eccentricità: 0,2056.

- Velocità orbitale media : 48 km / h

- Periodo di trasferimento: 88 giorni

- Periodo di rotazione: 58 giorni

- Giornata solare : 176 giorni terrestri

Quando e come osservare Mercurio

Dei cinque pianeti visibili ad occhio nudo, Mercurio è il più difficile da rilevare, perché appare sempre molto vicino all'orizzonte, oscurato dal riverbero del sole, e scompare dopo poco tempo. Oltre a ciò la sua orbita è la più eccentrica (ovale) di tutte.

Ma ci sono periodi dell'anno più appropriati per scansionare il cielo nella tua ricerca:

- Nell'emisfero settentrionale : da marzo ad aprile durante il crepuscolo e da settembre a ottobre prima dell'alba.

-Ai tropici : tutto l'anno, in condizioni favorevoli: cielo sereno e lontano dalle luci artificiali.

- Nell'emisfero meridionale : nei mesi di settembre e ottobre prima dell'alba e da marzo ad aprile dopo il tramonto. In genere è più facile vedere da queste latitudini perché il pianeta rimane più a lungo sopra l'orizzonte.

Figura 3. Mercurio è visibile molto in basso all'orizzonte. Fonte: Pixabay.

Il mercurio sembra un punto di luce bianco leggermente giallastro che non sfarfalla, a differenza delle stelle. È meglio avere un binocolo o un telescopio con cui vedere le sue fasi.

Il mercurio a volte rimane visibile all'orizzonte per un tempo più lungo, a seconda di dove si trova nella sua orbita. E sebbene sia più luminoso in fase completa, paradossalmente sembra migliore in fase di ceretta o calante. Per conoscere le fasi di Mercurio, si consiglia di visitare siti web specializzati in astronomia.

In ogni caso, le migliori opportunità sono quando è al suo massimo allungamento: il più lontano possibile dal Sole, quindi il cielo più scuro ne facilita l'osservazione.

Un altro buon momento per osservare questo e gli altri pianeti è durante un'eclissi solare totale, per lo stesso motivo: il cielo è più scuro.

Moto rotatorio

In contrasto con il suo rapido movimento orbitale, Mercurio ruota lentamente: ci vogliono quasi 59 giorni terrestri per compiere una rivoluzione attorno al suo asse, che è noto come giorno siderale. Quindi un giorno siderale su Mercurio dura quasi quanto l'anno: infatti per ogni 2 "anni" passano 3 "giorni".

Le forze di marea che sorgono tra due corpi sotto l'attrazione gravitazionale, sono responsabili del rallentamento della velocità di rotazione di uno di essi o di entrambi. Quando ciò accade, si dice che esista l'accoppiamento di marea.

L'accoppiamento di marea è molto frequente tra i pianeti ei loro satelliti, sebbene possa verificarsi tra altri corpi celesti.

Figura 4. Accoppiamento di marea tra la Terra e la Luna. Il caso di Mercurio e del Sole è più complesso. Fonte: Wikimedia Commons. Stigmatella aurantiaca

Un caso speciale di accoppiamento si verifica quando il periodo di rotazione di uno di essi è uguale al periodo di traslazione, come la Luna. Ci mostra sempre la stessa faccia, quindi è in rotazione sincrona.

Tuttavia, con Mercurio e il Sole non avviene esattamente in questo modo, poiché i periodi di rotazione e traslazione del pianeta non sono uguali, ma in rapporto 3: 2. Questo fenomeno è noto come risonanza spin-orbita ed è comune anche nel sistema solare.

Grazie a questo, su Mercury possono accadere cose particolari, vediamo:

Giorno e notte su Mercurio

Se un giorno solare è il tempo impiegato dal Sole per apparire in un punto e poi riapparire nello stesso punto, allora su Mercurio il Sole sorge due volte nello stesso giorno (solare), il che richiede 176 giorni terrestri lì (vedere figura 5)

Si scopre che ci sono momenti in cui la velocità orbitale e la velocità di rotazione sono uguali, quindi sembra che il Sole si ritiri nel cielo e ritorni nello stesso punto da cui era partito, per poi spostarsi di nuovo in avanti.

Se la barra rossa nella figura fosse una montagna, partendo dalla posizione 1 sarebbe mezzogiorno in cima. Nelle posizioni 2 e 3 il Sole illumina parte della montagna fino a quando tramonta ad ovest, in posizione 4. A quel punto ha percorso metà dell'orbita e sono trascorsi 44 giorni terrestri.

Nelle posizioni 5, 6, 7, 8 e 9 è notte in montagna. Occupando 5 ha già compiuto una rivoluzione completa sul proprio asse, facendo ¾ di un giro nella sua orbita attorno al Sole. Alle 7 è mezzanotte e sono trascorsi 88 giorni terrestri.

È necessaria un'altra orbita per tornare a mezzogiorno, dovendo passare per le posizioni da 8 a 12, il che richiede altri 88 giorni, in totale 176 giorni terrestri.

L'astronomo italiano Giuseppe Colombo (1920-1984) fu il primo a studiare e spiegare la risonanza 3: 2 del moto di Mercurio.

Figura 5. Giorno e notte su Mercurio: risonanza orbitale, dopo ½ orbita, il pianeta ha girato di ¾ giro sul proprio asse. Fonte: Wikimedia Commons.

Composizione

La densità media di Mercurio è di 5.430 kg / m ³ , leggermente inferiore a quella terrestre. Questo valore, noto grazie alla sonda Mariner 10, è ancora sorprendente, tenendo conto che Mercurio è più piccolo della Terra.

Figura 6. Confronto Mercurio-Terra. Fonte: Wikimedia Commons. Immagine NASA Mercury: NASA / APL (da MESSENGER)

All'interno della Terra la pressione è maggiore, quindi c'è una compressione extra sulla materia, che diminuisce il volume e aumenta la densità. Se questo effetto non viene preso in considerazione, Mercurio risulta essere il pianeta con la più alta densità conosciuta.

Gli scienziati ritengono che sia dovuto ad un alto contenuto di elementi pesanti. E il ferro è l'elemento pesante più comune nel sistema solare.

In generale, si stima che la composizione del mercurio sia del 70% di contenuto metallico e del 30% di silicati. Nel suo volume sono:

-Sodio

-Magnesio

-Potassio

-Calcio

-Ferro

E tra i gas ci sono:

-Ossigeno

-Idrogeno

-Elio

-Tracce di altri gas.

Il ferro presente in Mercurio è nel suo nucleo, in una quantità che supera di gran lunga quella stimata su altri pianeti. Inoltre, il nucleo di Mercurio è relativamente il più grande di tutti nel sistema solare.

Un'altra sorpresa è l'esistenza di ghiaccio ai poli, anch'esso ricoperto di materia organica oscura. È sorprendente perché la temperatura media del pianeta è molto alta.

Una spiegazione è che i poli di Mercurio sono sempre in perenne oscurità, protetti da alte scogliere che impediscono l'arrivo della luce solare e anche perché l'inclinazione dell'asse di rotazione è zero.

Per quanto riguarda la sua origine, si ipotizza che l'acqua possa aver raggiunto Mercurio portata dalle comete.

Struttura interna

Come tutti i pianeti terrestri, ci sono tre strutture caratteristiche su Mercurio:

-L'anima metallica al centro, solida all'interno, fusa all'esterno

-Uno strato intermedio chiamato mantello

-Lo strato esterno o la crosta.

È la stessa struttura che ha la Terra, con la differenza che il nucleo di Mercurio è molto più grande, proporzionalmente parlando: circa il 42% del volume del pianeta è occupato da questa struttura. D'altra parte, sulla Terra, il nucleo occupa solo il 16%.

Figura 7. La struttura interna di Mercurio è simile a quella della Terra. Fonte: NASA.

Come è possibile arrivare a questa conclusione dalla Terra?

È stato attraverso osservazioni radio effettuate tramite la sonda MESSENGER, che ha rilevato anomalie gravitazionali su Mercurio. Poiché la gravità dipende dalla massa, le anomalie forniscono indizi sulla densità.

La gravità di Mercurio ha anche alterato notevolmente l'orbita della sonda. In aggiunta a questo, i dati radar hanno rivelato i movimenti precessionali del pianeta: l'asse di rotazione del pianeta ha una propria rotazione, un'altra indicazione della presenza di un nucleo in ghisa.

riassumendo:

-Anomalia gravitazionale

-Movimento di precessione

-Alterazioni nell'orbita del MESSENGER.

Questo insieme di dati, oltre a tutto ciò che la sonda è riuscita a raccogliere, concorda con la presenza di un'anima metallica, grande e solida all'interno, e di ghisa all'esterno.

Il nucleo di Mercurio

Esistono diverse teorie per spiegare questo curioso fenomeno. Uno di loro sostiene che Mercurio ha subito un impatto colossale durante la sua giovinezza, che ha distrutto la crosta e parte del mantello del pianeta appena formato.

Figura 8. Sezione comparativa della Terra e Mercurio, che mostra la dimensione relativa degli strati. Fonte: NASA.

Il materiale, più leggero del nucleo, è stato lanciato nello spazio. Successivamente l'attrazione gravitazionale del pianeta ha ritirato alcuni dei detriti e ha creato un nuovo mantello e una crosta sottile.

Se un enorme asteroide fosse la causa dell'impatto, il suo materiale potrebbe combinarsi con quello del nucleo originale di Mercurio, conferendogli l'alto contenuto di ferro che ha oggi.

Un'altra possibilità è che, sin dal suo inizio, l'ossigeno sia stato scarso sul pianeta, in questo modo il ferro si conserva come ferro metallico invece di formare ossidi. In questo caso, l'ispessimento del nucleo è stato un processo graduale.

geologia

Mercurio è roccioso e desertico, con ampie pianure coperte da crateri da impatto. In termini generali, la sua superficie è abbastanza simile a quella della Luna.

Il numero di impatti è indicativo dell'età, poiché più crateri ci sono, più vecchia è la superficie.

Figura 9. Cratere Dominici (il più luminoso in alto) e Homer Crater a sinistra. Fonte: NASA.

La maggior parte di questi crateri risalgono al periodo del tardo pesante bombardamento, un periodo in cui asteroidi e comete colpivano frequentemente pianeti e lune del sistema solare. Pertanto il pianeta è stato geologicamente inattivo per molto tempo.

Il più grande dei crateri è il bacino del Caloris, con un diametro di 1.550 km. Questa depressione è circondata da un muro alto da 2 a 3 km creato dal colossale impatto che ha formato il bacino.

Agli antipodi del bacino del Caloris, cioè sul lato opposto del pianeta, la superficie è fessurata a causa delle onde d'urto prodotte durante l'impatto viaggiando all'interno del pianeta.

Le immagini rivelano che le regioni tra i crateri sono piatte o leggermente ondulate. Ad un certo punto durante la sua esistenza Mercurio ebbe un'attività vulcanica, perché queste pianure furono probabilmente create da colate laviche.

Un'altra caratteristica distintiva della superficie di Mercurio sono numerose scogliere lunghe e ripide, chiamate scarpate. Queste falesie dovevano essersi formate durante il raffreddamento del mantello, che, ritirandosi, faceva apparire numerose crepe nella crosta.

Mercurio si sta restringendo

Il più piccolo dei pianeti del sistema solare sta perdendo dimensioni e gli scienziati ritengono che ciò sia dovuto al fatto che non ha la tettonica a placche, a differenza della Terra.

Le placche tettoniche sono grandi sezioni di crosta e mantello che galleggiano sopra l'astenosfera, uno strato più fluido appartenente al mantello. Tale mobilità conferisce alla Terra una flessibilità che i pianeti privi di tettonismo non hanno.

All'inizio Mercurio era molto più caldo di adesso, ma quando si raffredda si contrae gradualmente. Una volta che il raffreddamento si arresta, specialmente quello del nucleo, il pianeta smetterà di ridursi.

Ma ciò che colpisce su questo pianeta è la velocità con cui sta accadendo, per il quale non esiste ancora una spiegazione coerente.

Missioni su Mercurio

Era il meno esplorato dei pianeti interni fino agli anni '70, ma da allora si sono svolte diverse missioni senza equipaggio grazie alle quali si sa molto di più su questo sorprendente piccolo pianeta:

Mariner 10

Figura 10. Mariner 10. Fonte: Wikimedia Commons. POT

L'ultima delle sonde Mariner della NASA ha sorvolato Mercurio tre volte, dal 1973 al 1975. È riuscita a mappare poco meno della metà della superficie, solo sul lato illuminato dal Sole.

Con il suo carburante esaurito, Mariner 10 è alla deriva, ma ha fornito informazioni preziose su Venere e Mercurio: immagini, dati sul campo magnetico, spettroscopia e altro ancora.

MESSAGGERO (MErcury, Surface, Space ENvironment, GEochimica

Questa sonda è stata lanciata nel 2004 ed è riuscita a entrare nell'orbita di Mercurio nel 2011, la prima a farlo, poiché Mariner 10 poteva solo sorvolare il pianeta.

Tra i suoi contributi ci sono:

-Immagini di alta qualità della superficie, compreso il lato non illuminato, che era simile al lato già noto grazie al Mariner 10.

-Misure geochimiche con varie tecniche di spettrometria: neutroni, raggi gamma e raggi X.

-Magnetometry.

-Spettrometria con luce ultravioletta, visibile e infrarossa, per caratterizzare l'atmosfera ed effettuare una mappatura mineralogica della superficie.

I dati raccolti da MESSENGER mostrano che il campo magnetico attivo di Mercurio, come quello della Terra, è prodotto da un effetto dinamo creato dalla regione liquida del nucleo.

Ha anche determinato la composizione dell'esosfera, uno strato esterno molto sottile dell'atmosfera di Mercurio, che ha una peculiare forma della coda lunga 2 milioni di chilometri, dovuta all'azione del vento solare.

La sonda MESSENGER ha concluso la sua missione nel 2015 schiantandosi sulla superficie del pianeta.

BepiColombo

Figura 11. L'astronomo italiano Giuseppe (Bepi) Colombo. Fonte: Wikimedia Commons.

Questa sonda è stata lanciata nel 2018 dall'Agenzia spaziale europea e dall'Agenzia giapponese per l'esplorazione aerospaziale. È stato chiamato in onore di Giuseppe Colombo, l'astronomo italiano che studiò l'orbita di Mercurio.

Consiste di due satelliti: MPO: Mercury Planetary Orbiter e MIO: Mercury Magnetospheric Orbiter. Si prevede che raggiungerà le vicinanze di Mercurio nel 2025 e il suo obiettivo è studiare le principali caratteristiche del pianeta.

Alcuni obiettivi sono per BepiColombo di portare nuove informazioni sul notevole campo magnetico di Mercurio, il centro di massa del pianeta, l'influenza relativistica della gravità solare sul pianeta e la particolare struttura del suo interno.

Riferimenti

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