The Spaceway
Меркурий: как и зачем колонизировать?
Вступление
Меркурий является ближайшей к Солнцу планетой, поверхность которой может разогреваться до 427 градусов Цельсия (здесь и далее приведены значения в градусах по шкале Цельсия). Однако из-за того, что у Меркурия нет атмосферы, сильная жара наблюдается только на той стороне, которая обращена прямо к Солнцу. На ночной стороне температура падает до -173 градусов.
Рисунок 1. Цветной снимок Меркурия, полученный космическим аппаратом NASA "Мессенджер" (здесь и далее снимки от "Мессенджер") / © NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie
Период вращения Меркурия составляет 58,6462 земных дня, поэтому ночная сторона остается холодной в течение длительного периода времени. Более того, в северном полярном регионе, который постоянно затенен, сохраняются достаточно холодные условия, обеспечивающие наличие водяного льда.
Ученые считают, что когда-нибудь человечество сможет колонизировать и даже терраформировать определенные части Меркурия. Как и зачем нам это делать?
Манящая планета Меркурий
Обладая средним радиусом 2440 километров и массой 3,3022 × 1023 килограммов, Меркурий является самой маленькой планетой Солнечной системы, чей размер составляет лишь 38 % от размера Земли. И хотя Меркурий меньше некоторых естественных спутников, таких как Ганимед и Титан, он все же более массивен. Фактически, плотность Меркурия (5,427 г/см3) является второй по величине в Солнечной системе, лишь немного уступая плотности Земли (5,515 г/см3).
У Меркурия также самая эксцентричная орбита из всех планет Солнечной системы. При эксцентриситете 0,205 его расстояние от Солнца меняется от 46 до 70 миллионов километров. На один оборот вокруг Солнца Меркурию нужно 87,969 земных дня.
Рисунок 2. Безымянный хребет на северных вулканических равнинах Меркурия / © NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington
Как одна из четырех планет земной группы Солнечной системы, Меркурий состоит примерно на 70 % из металлических и на 30 % из силикатных материалов. Исходя из плотности и размера, можно сделать ряд важных выводов о внутренней структуре этой планеты. Например, геологи подсчитали, что ядро Меркурия занимает около 42 % от его объема по сравнению с 17 % объема, которые приходятся на ядро Земли.
Считается, что внутреннее пространство состоит из расплавленного железа, окруженного слоем силикатного материала толщиной 500–700 километров. Внешний слой Меркурия представлен корой, которая, как полагают ученые, имеет толщину от 100 до 300 километров. Поверхность планеты покрыта многочисленными хребтами, кратерами и равнинами. Считается, что все это геологическое разнообразие было сформировано в тот исторический период, когда ядро и мантия Меркурия стремительно охлаждались и сжимались, а кора была уже твердой.
Рисунок 3. Аполлодор, 42-километровый ударный кратер на Меркурии / © NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington
Ядро Меркурия демонстрирует более высокое содержание железа, чем ядро любой другой крупной планеты Солнечной системы, и для объяснения этого феномена было предложено несколько теорий:
▪ Наиболее широко распространенная теория гласит, что когда-то Меркурий был более крупной планетой, в которую врезалась планетезималь, «сорвавшая» большую часть первоначальной коры и мантии, оставив ядро в качестве основного компонента;
▪ Другая теория утверждает, что Меркурий сформировался до того, как выработка энергии Солнцем стабилизировалась, и его изначальная масса была вдвое больше нынешней. Однако немалая часть массы Меркурия была испарена протосолнцем, которое подвергало его длительному воздействию экстремальных температур;
▪ Третья теория предполагает, что Солнце оказывало непрерывное сопротивление частицам, из которых аккрецировался Меркурий, и это приводило к тому, что более легкие частицы отбрасывались прочь. В итоге Меркурий сформировался из максимально тяжелых частиц, которые находились поблизости.
На первый взгляд Меркурий похож на земную Луну — этот серый ландшафт, испещренный кратерами от столкновений с астероидами и древними потоками лавы. В сочетании с обширными равнинами это указывает на то, что планета была геологически неактивной в течение миллиардов лет. Однако, в отличие от Луны, имеющей схожие в плане геологии области, поверхность Меркурия выглядит гораздо более беспорядочной.
Подавляющая часть поверхности Меркурия, где температура колеблется от -173 до 427 градусов, непригодна для жизни. Однако на полюсах температура стабильно низкая и составляет -93 градуса, что объясняется постоянным затенением данных регионов.
В 2012 году зонд NASA «Мессенджер» (англ. MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging — MESSENGER) обнаружил в северной полярной области Меркурия признаки наличия водяного льда и органических молекул. За 20 лет до «Мессенджера» ученые подозревали, что в этой области Меркурия кратеры могут скрывать лед, который, скорее всего, был доставлен кометами в прошлом. Миссия «Мессенджер» подтвердила эти предположения.
Рисунок 4. Безымянный кратер в северной полярной области Меркурия, в котором были обнаружены залежи водяного льда / © NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington
Ученые считают, что на южном полюсе Меркурия тоже есть лед. В целом, по их оценкам, Меркурий может содержать от 100 миллиардов до 1 триллиона тонн водяного льда на обоих полюсах, а местами глубина ледяной прослойки достигает 20 метров! На северном полюсе водяной лед особенно сконцентрирован в кратерах Трюггвадоттир, Толкин, Кандинский и Прокофьев, диаметр которых составляет от 31 до 112 километров.
Кроме того, миссия «Мессенджер» выявила на поверхности Меркурия «дыры», которые, казалось, уходят вглубь планеты. Это может указывать на наличие лавовых трубок, образовавшихся в период вулканической активности на молодом Меркурии. Стабильные лавовые трубки рассматриваются как возможное место для колоний, которые будут защищены от радиации, космического излучения и других внешних угроз.
Колонизация Меркурия
Хотя терраформирование всей планеты не совсем практично, его подповерхностная геология, кратерированная поверхность и орбитальные характеристики делают колонизацию и терраформирование некоторых областей привлекательными. Например, в северном полярном регионе, где находятся постоянно затененные кратеры, содержащие водяной лед и органические молекулы, могут быть возведены куполообразные структуры, позволяющие удерживать атмосферу, созданную внутри.
Рисунок 5. Кратерированная поверхность Меркурия / © NASA/Johns Hopkins
