Mensen hebben het vermogen ontwikkeld om rotsachtige planeten te detecteren in de bewoonbare zones van verre sterren. De dag zal komen dat we een aantal zeer dure beslissingen moeten nemen over welke planeten het bezoeken waard zijn om te koloniseren of te zoeken naar leven.
Hoe nemen we die beslissingen? Nieuw onderzoek naar de geologie van de planeet Mercurius zou kunnen helpen. We hebben eindelijk iets anders te vergelijken met de actieve geologie van de aarde - en misschien een systeem dat ons meer zou kunnen leren over de omstandigheden die nodig zijn voor het leven.
Kwik blijkt momenteel tektonisch actief te zijn. Anders dan de aarde, is het de enige rotsachtige planeet in dit zonnestelsel dat nog steeds langzaam delen van zijn korst omhoog duwt en het oppervlak in de loop van de tijd verandert. Dit betekent dat we eindelijk iets anders hebben om de actieve geologie van de aarde mee te vergelijken.
"Samen met de tektonische geschiedenis schetst het een heel nieuw beeld van hoe de geschiedenis van Mercury moet zijn geweest", zegt Thomas Watters, senior wetenschapper van het Smithsonian's Center for Earth and Planetary Studies bij het National Air and Space Museum en hoofdauteur van een nieuw artikel over de geologie van Mercurius. "Het plaatst Mercurius heel dicht bij de aarde in termen van zeer langzame koeling waardoor de buitenkant koel blijft en de binnenkant heet."
Mercurius is een stoere kleine planeet om te bestuderen. Groter dan onze maan maar veel kleiner dan de aarde, draait het strak rond de zon. Temperaturen variëren van 800 graden tot -280 graden Fahrenheit, maar het is een rotsachtige planeet gemaakt van soortgelijke dingen als de aarde. Mercurius is ver weg en de nabijheid van de zon betekent dat er veel zwaartekracht is om tegen te vechten. Het kost meer brandstof om Mercurius te bezoeken dan om het zonnestelsel te verlaten. NASA bezocht voor het eerst toen het ruimtevaartuig Mariner 10 er in 1974 voorbij vloog.
Het NASA-ruimtevaartuig MESSENGER stuurde beelden met een hoge resolutie van het oppervlak van Mercurius terug, die niet alleen het bewijs van tektonische activiteit bevestigden (pijlen tonen fouten en andere landoppervlakken), maar dat de planeet nog steeds geologisch actief is. (NASA / Johns Hopkins 'Applied Physics Laboratory) "Mariner 10 beeldde minder dan een volledig halfrond af, maar een goed stuk" van het oppervlak van Mercury in lage resolutie, zegt Watters. "Grote stootbreukensjaals die aangeven dat de korst aan elkaar was gesmolten en samengetrokken was duidelijk in die afbeeldingen."
De Mariner 10-missie liet ons zien dat Mercurius miljarden jaren geleden actief was geweest. Wetenschappers konden kijken naar lange rotsachtige hellingen, of 'scarps', en zien waar het oppervlak van de planeet naar boven was gestuwd. Door de dichtheid van kraters door inslagen van meteoren konden ze achteruit werken en erachter komen hoe lang geleden die scarps waren gevormd. De missie ontdekte ook dat Mercurius tenminste de restanten van een zwak magnetisch veld had.
Maar was dat allemaal in het verre verleden? Een meer recente missie om in een baan om Mercurius te gaan met het MESSENGER-ruimtevaartuig werd in 2004 gelanceerd en verzamelde gegevens tot het in 2015 crashte. Het waren gegevens van het einde van de vervallen baan, omdat het ruimtevaartuig op weg was om een nieuwe krater aan het oppervlak toe te voegen van de planeet, waardoor Watters en zijn collega's konden begrijpen wat er nog steeds gebeurt op Mercurius.
Oorspronkelijk werd MESSENGER verondersteld om het oppervlak vanuit een zeer hoge baan in kaart te brengen tot het zonder brandstof liep en zou crashen. Maar NASA veranderde plannen onderweg. Het leven van de missie was al beperkt door de nauwe zwaartekracht van de zon, dus namen ze een klein risico.
Vanwege de kracht van de zonnetijden, zegt Watters, "kun je een ruimtevaartuig niet lang in een baan rond Mercurius houden."
NASA besloot om MESSENGER in een terminaal lage baan te sturen waarmee ze voor het einde close-ups van een deel van het oppervlak konden krijgen. Het werkte.
"Toen we de hoogte verlaagden, bereikten we [cameraresolutie van het oppervlak] op sommige plaatsen een tot twee meter per pixel", zegt Watters. “Het was als een nieuwe missie. Het betekende dat het ruimtevaartuig gedoemd was, maar dat zou toch gebeuren ... Het grote nieuws in deze MESSENGER-afbeeldingen op de laatste hoogte van de campagne is dat we zeer kleine versies van deze grote scarps hebben gevonden waarvan we wisten dat ze sindsdien op Mercurius zaten Mariner 10. "
De kleine scarps zijn duidelijk recent gevormd (met minimale impact van meteoren) en ze laten zien dat het oppervlak van Mercurius relatief recent is blijven veranderen, op een schaal van miljoenen jaren in plaats van miljarden. De gegevens bewezen dat de formatie en voortdurende geologie van Mercurius veel op die van de aarde lijken. Het heeft een doorlopend platentektonisch systeem, maar met een belangrijk verschil met het onze.
"De schaal van de aarde is verdeeld over een tiental platen die de meeste tektonische activiteit op aarde veroorzaken", zegt Watters. “Op Mercury hebben we geen bewijs voor een aantal platen. Mercurius lijkt een planeet met één plaat. Die schaal trekt gelijkmatig samen. We begrijpen niet echt waarom de aarde dit mozaïek van platen heeft ontwikkeld. Maar het is wat de aarde ervan weerhoudt samen te trekken.
Kwik heeft nog steeds een gesmolten kern, zoals de aarde. Terwijl de kern van Mercury langzaam afkoelt, neemt de dichtheid van die kern toe en wordt deze iets kleiner. Wanneer het krimpt, zakt de koelere, rotsachtige buitenste korst licht in, waardoor de scarps ontstaan en de planeet enigszins samentrekt. De weeën hebben waarschijnlijk de afgelopen 3, 9 miljard jaar een tot twee kilometer verwijderd van de diameter van Mercurius.
Mars, het dichtst in de buurt van een andere bewoonbare planeet in ons zonnestelsel, is ook een rotsachtige planeet die bestaat uit hetzelfde materiaal als Mercurius, Venus en de aarde. Maar het lijkt een kern te hebben die slechts gedeeltelijk is gesmolten. Het heeft geen actief tektonisch plaatsysteem. Lang geleden had Mars zowel een magnetisch veld als een atmosfeer. Toen het veld verdween, ging de atmosfeer de ruimte in.
Zou er een verband kunnen bestaan tussen gesmolten kernen, platentektoniek en de magnetische velden die een dichte atmosfeer mogelijk maken?
"Wat we nu van Mercurius hebben gevonden, is dat er geen andere planeet is waarvan we weten dat die tektonisch actief is", zegt Watters. “Proberen te begrijpen hoe rotsachtige planeten evolueren in dit zonnestelsel. . . . wat is het spectrum van evolutie op een rotsachtig lichaam? Is platentektoniek een noodzakelijk element om het leven op een rotsachtige planeet te ontwikkelen? Er zijn een aantal echt belangrijke dingen om over te leren. ”
