In de 19e eeuw begon de baan van Mercurius de astronomen van de wereld in vervoering te brengen. Het pad van de planeet rond de zon draaide, of was voorafgegaan, met een snelheid die niet kon worden verklaard met behulp van de zwaartekrachttheorieën van Newton. Veel wetenschappers gingen geloven dat een kleinere, onontdekte binnenplaneet Mercurius stoorde. Maar na 1916, toen Albert Einstein zijn algemene relativiteitstheorie publiceerde, realiseerden astronomen zich dat de enorme massa van de zon de structuur van ruimtetijd vervormde en Mercurius in de buurt stuurde op een tuimelend pad rond onze ster.
Tot op de dag van vandaag blijft Mercurius planetaire wetenschappers verward. De hete kleine wereld blijft de minst onderzochte rotsachtige planeet in het zonnestelsel, hoewel niet veel langer. Een gezamenlijke missie van het Europees Ruimteagentschap (ESA) en het Japanse ruimtevaartexploratie-agentschap (JAXA) zal twee ruimtevaartuigen naar Mercurius samen lanceren, gepland om op vrijdag 19 oktober uit ESA's ruimtehaven buiten Kourou, Frans Guyana te vertrekken.
De twee vaartuigen staan gezamenlijk bekend als BepiColombo, genoemd naar de Italiaanse wetenschapper en wiskundige Giuseppe "Bepi" Colombo die in de jaren 1970 de eerste interplanetaire zwaartekrachtassistent voorstelde. Het BepiColombo-ruimtevaartuig zal de samenstelling en het magnetische veld van Mercurius meten, proberen te leren over de vorming van de grote kern van de planeet, zoeken naar tekenen van vulkanisme tussen de kraters en valleien - en meer dan een eeuw later de baan van Mercurius meten om de relativiteit van Einstein met meer precisie dan ooit te testen.
"Ons doel is om de planeet zo goed mogelijk te karakteriseren, " zegt BepiColombo-projectwetenschapper Johannes Benkhoff van ESA. “We willen veel dingen leren vanwege zijn rol in de vorming van ons zonnestelsel. Wij geloven dat Mercurius een heel belangrijk stuk van de puzzel is. "
De BepiColombo-missie duurt ongeveer zeven jaar om in Mercurius aan te komen. Reizen naar het innerlijke zonnestelsel is eigenlijk veel lastiger dan een ruimtevaartuig naar de buitenste gebieden sturen, en het vaartuig moet goed gebruik maken van de zwaartekracht helpt waar Giuseppe Colombo om bekend staat. Meer dan een jaar na de lancering zal BepiColombo door de aarde zwaaien om naar binnen te worden geduwd, twee keer door Venus vliegen en zes keer over Mercurius duiken in een complexe orbitale dans waarmee het eind 2025 in een baan rond de planeet kan komen. Bij aankomst, ESA's Mercury Planetary Orbiter (MPO) en JAXA's Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) zullen scheiden van de gemonteerde zonnepanelen en ionenschroeven die hen daarheen brachten, de Mercury Transfer Module (MTM).
Het concept van een kunstenaar van BepiColombo die Mercury nadert. De twee ruimteschepen zullen scheiden bij het bereiken van Mercurius in december 2025. (Airbus Defense and Space) BepiColombo zal voortbouwen op het werk van het enige andere ruimteschip dat in een baan om Mercurius draait, de MESSENGER-sonde van NASA. Die missie onthulde een wereld die een beetje lijkt op onze maan, kraterig en kaal met afzettingen van waterijs bij de polen. Maar in tegenstelling tot de maan, is Mercurius heet als een oven, geologisch actief en heeft grote zwavelafzettingen die over het rotsachtige landschap stippelen.
De zwavel vormt een interessant mysterie, zegt Benkhoff, omdat het lichtere materiaal door de zonnewind weggeblazen had moeten zijn. Deze onverklaarbare zwavelafwijkingen wijzen op vulkanische processen onder het oppervlak, die zwavelgassen zoals op aarde kunnen produceren.
De unieke tektonische activiteit van Mercurius is een ander teken van een dynamische wereld. In tegenstelling tot de vele platen die op aarde verschuiven en wrijven, heeft Mercurius slechts één plaat die de planeet omgeeft. Als gevolg daarvan trekt de kleine wereld samen, waardoor diepe scheuren en kloven aan de oppervlakte ontstaan. Deze weeën treden op als Mercurius afkoelt, maar waarom de planeet afkoelt, is een fel besproken vraag in de planetaire wetenschapsgemeenschap. Mercurius is al miljarden jaren aan het afkoelen, een proces dat vandaag de dag doorgaat, maar deze ontluchting van warmte zou naar verwachting zijn vertraagd nadat de planeet was gevormd.
"Mercury heeft een reeks fouten die echt vrij duidelijk laten zien dat de planeet gedurende een bepaalde periode is gecontracteerd", zegt Tom Watters, senior wetenschapper in het Smithsonian Center for Earth and Planetary Studies en een lid van het MESSENGER-team. "Een van de meest fascinerende dingen voor mij is dat hier een planeet is, veel kleiner dan de aarde, de kleinste in het zonnestelsel, die ons laat zien hoe een kleiner lichaam zijn samentrekking tot uitdrukking zal brengen zonder het voordeel van platentektoniek."
Onder de verschrompelende buitenste korst van rots, wordt gedacht dat de vloeibare metalen kern van Mercurius massief is, met een mogelijke solide kern in het midden. Wetenschappers schatten dat 70 tot 80 procent van Mercurius uit zijn kern bestaat, waardoor het de op een na dichtste planeet in het zonnestelsel is na de aarde. En zo'n grote metalen samenstelling geeft Mercurius nog een opvallende eigenschap: een sterk magnetisch veld.
"De ontdekking van het magnetische veld in de jaren 1970 was totaal onverwacht", zegt Benkhoff.
Terwijl Europa's MPO dicht bij het oppervlak cirkelt om de geologie van Mercurius te bestuderen, zal de MMO van Japan verder gaan om het magnetische veld van de planeet te bestuderen. Hoewel de planeet slechts een derde van de grootte van de aarde is, heeft Mercurius een vergelijkbaar magnetisch veld. Jarenlang hebben wetenschappers zich afgevraagd of de interne werking van de planeet het magnetisme aandrijft of dat het te wijten is aan interacties met de nabijgelegen zon.
De verbinding tussen de zwavel op het oppervlak, het kraken en afkoelen van de korst en het actieve magnetische veld geeft aanwijzingen voor de vorming van Mercurius. Veel objecten in het zonnestelsel leefden niet altijd op hun huidige locaties, vormden zich verder weg en migreerden naar binnen, en Mercurius zou een van deze objecten kunnen zijn. Of het nu door andere planeten wordt ingeduwd of altijd beperkt is tot de directe omgeving van de zon, de geschiedenis van Mercurius wordt als cruciaal beschouwd om te begrijpen of astronomen ooit moeten leren hoe ons zonnestelsel is ontstaan.
Maar wat Mercurius in het verleden ook is overkomen, de planeet stelt vandaag nog steeds een aantal vreemde vragen. Als het actief is, met zwavel en waterig ijs, kan er dan iets biologisch aan de oppervlakte zijn?
"Aan de ene kant heb je temperaturen van 450 graden F zoals een pizza-oven, " zegt Benkhoff. “Dan heb je waterijs in de kraters; dit is fascinerend. Stel je voor dat we de eerste waren die biologische markers in deze kraters vonden. Terwijl alle andere mensen naar Mars en [Jupiter's maan] Europa kijken, is het misschien op Mercurius! '
Na meer dan tien jaar wachten staan ESA en JAXA klaar om aan hun lange reis naar Mercurius te beginnen. Dit weekend begint BepiColombo aan een zoektocht om niet alleen een van de meest raadselachtige planeten beter te begrijpen, maar ook hoe onze kleine buurt in de ruimte miljarden jaren geleden samenkwam.
Een mozaïek van twee afbeeldingen van Mercury's zuidelijk halfrond, gemaakt door het MESSENGER-ruimtevaartuig in 2012. (NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington)
