Меркурий трудно назвать грандиозным космическим объектом. Будучи самой маленькой планетой Солнечной системы, его диаметр составляет всего 3023 мили, что едва достигает 3,6% от диаметра Юпитера, равного 88 846 милям.

Сатурнианский спутник Титан и ганимед Юпитера также превосходят Меркурий по диаметру. Согласно новому исследованию, опубликованному в Geophysical Research Letters, Меркурий действительно уменьшился в размерах, сокращаясь в течение части из последних 4,5 миллиардов лет значительно сильнее, чем когда-то предполагали планетологи.

Это имеет значение. Понимание истории Меркурия дает ключ к разгадке того, как формировались все каменистые миры, такие как Луна и Марс. То, что происходит в нашей Солнечной системе, наверняка происходит и в системах, находящихся гораздо дальше в космосе.

Результаты получены благодаря данным, собранным космическим аппаратом NASA MESSENGER. Название корабля расшифровывается как «MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging».

Аппарат MESSENGER был запущен в августе 2004 года, достиг Меркурия в марте 2011 года и совершил 4105 витков вокруг планеты, прежде чем у него закончилось топливо, и он упал на поверхность 30 апреля 2015 года.

За эти четыре с лишним года работы MESSENGER проделал огромную работу, изучая Меркурий с помощью семи различных научных инструментов. В их числе был Меркурианский лазерный высотомер, измеряющий особенности рельефа с точностью до одного метра, а также система двойной визуализации с двумя камерами.

Ученые давно знали, что Меркурий неуклонно уменьшается в размерах с момента своего рождения. Планета сформировалась, когда пыль, газ, горные породы и астероиды, оставшиеся от образования Солнца, столкнулись и соединились, выделив при этом колоссальное количество тепла.

Со временем большая часть этого тепла рассеялась, в результате чего диаметр Меркурия, по оценкам астрономов, сократился на 2,5–10 миль. Чтобы подтвердить этот вывод, ученые миссии MESSENGER использовали лазерный высотомер и камеры для сканирования планеты.

Они искали структуры сокращения — поверхностные деформации в виде складок, хребтов и лопастных уступов, которые образуются, когда кора толкает породу вверх по разлому. Структуры сокращения возникают при сжатии планеты, и чем больше таких особенностей на поверхности, тем сильнее было планетарное сжатие.

Аппарат MESSENGER старался закартировать структуры сокращения по всей планете, но эту задачу осложняли два обстоятельства. Более мощный лазерный высотомер не мог эффективно работать, если аппарат находился дальше чем в 930 милях от планеты.

Такую близость он обеспечивал лишь пролетая над северным полярным регионом Меркурия по вытянутым эллиптическим орбитам, тогда как в других точках расстояние достигало 9500 миль. Система двойной визуализации могла проводить съемку издалека, но она не давала столь детальных трехмерных изображений.

Кроме того, сказывалось состояние самой поверхности Меркурия. Структуры сокращения сформировались в ранней истории планеты, и за последующие эоны Меркурий непрерывно бомбардировали астероиды, оставляя кратеры и обломки, которые скрывали следы сжатия.

Пробиваться сквозь эти завалы, прослеживая структуры сокращения до того момента, как их закроют кратеры и породы, сложно. Для этого требуются общепланетарные трехмерные карты, которых у MESSENGER не было.

Однако существовал способ их создания. Команда под руководством Гаку Нисиямы, планетолога из Института космических исследований Германского аэрокосмического центра, объединила двухмерные снимки с камер аппарата так, чтобы каждый участок земли был снят дважды под разными углами.

Используя эту карту рельефа, Нисияма и его коллеги смогли изучить весь Меркурий с беспрецедентным разрешением. Это помогло команде выявить расположение и протяженность структур сокращения, скрытых со временем.

В результате ученые пришли к выводу, что прежние расчеты исторического сжатия Меркурия были занижены примерно на 30%. Эти данные означают сокращение на 4,5 мили больше, чем считалось ранее — величина небольшая даже для скромного Меркурия, но все же значимая.

Увеличение степени сжатия заставляет планетологов пересмотреть прежние представления о химическом составе и температуре ядра Меркурия. Более низкое содержание серы или кремния могло привести к более быстрому остыванию и усилению сжатия.

Это также может указывать на то, что ядро Меркурия изначально было горячее, чем предполагалось, что вызвало более резкое изменение объема при его остывании. Выводы исследователей имеют значение и для изучения других каменистых миров, таких как Луна и Марс.

Луна имеет больше кратеров и неровностей, чем Меркурий, поэтому важно интерпретировать уцелевшие структуры сокращения, чтобы оценить возможное лунное сжатие. Если то же самое происходило на Луне и Марсе, все три мира, вероятно, продолжают сжиматься по мере остывания.

Вскоре Меркурий получит более пристальное внимание. В 2018 году космические агентства Европы и Японии запустили аппарат BepiColombo, который прибудет к планете в декабре, а научные операции начнет в апреле 2027 года.

Аппарат BepiColombo оснащен гораздо более мощным лазерным высотомером, способным фиксировать изменения поверхности размером до 20 сантиметров. Кроме того, орбита аппарата будет менее эксцентричной, что позволит охватить съемкой большую часть поверхности Меркурия.