Farbí prach z komét povrch Merkúra na čierno?

Podľa nového výskumu sa zdá, že uhlík z kometárneho materiálu , ktorý bombarduje Merkúr, môže byť dôvodom tmavej farby povrchu tejto planéty. Astronómovia si už dlhšiu dobu kladú otázku, prečo je povrch najmenšej planéty slnečnej sústavy taký tmavý. Až doteraz neexistovalo žiadne uspokojivé vysvetlenie tohto zaujímavého javu. Teraz však vedci možno prišli na nové vysvetlenie, prečo je to tak. Práca o tom bola uverejnená v časopise Nature Geoscience. Vedci v nej naznačujú, že za všetko je zodpovedný poprašok uhlíka z prelietavajúcich komét, ktorý „farbil" Merkúr na čierno počas miliárd rokov. Tmavá farba Merkúra s nízkou odrazovou schopnosťou je pre vedcov už dlhý čas záhadou. Merkúr je dokonca oveľa tmavší než jemu najpodobnejšie teleso bez detekovateľnej atmosféry - náš Mesiac. Najčastejšou príčinou pre stmavnutie povrchu telies bez atmosféry je najmä prítomnosť železa, ktoré sa na povrch dostane prostredníctvom dopadu mikrometeoritov či slnečného vetra. Tieto procesy potom vytvárajú na povrchu tenkú vrstvu tmavých nanočastíc železa. Spektroskopické údaje však ukazujú, že povrch Merkúra obsahuje veľmi málo železa, dokonca menej než ho je na Mesiaci. Napriek tomu je jeho farba čierna. Preto tu musí existovať materiál odlišný od železa, ktorý spôsobuje toto zafarbenie Merkúra. Autori nového výskumu navrhujú namiesto železa uhlík. Ten by mohol zatemniť povrch Merkúra dostatočne. Prečo by však malo byť uhlíka na Merkúre viac než na Mesiaci? Vysvetlenie autorov je založené na dvoch pozorovaniach: kométy sa skladajú v priemere z približne 18% uhlíka. Počet dopadov komét na jednotku plochy povrchu planéty sa znižuje nepriamo úmerne klesajúcej vzdialenosti od Slnka. Čím bližšie sa nachádza planéta k Slnku, tým stúpa gravitačný vplyv Slnka, ktoré si vďaka svojej obrovskej hmotnosti tieto kométy priťahuje k sebe. Keď sa kométy nachádzajú v blízkosti Merkúra, teda aj v blízkosti Slnka, začínajú sa často rozpadať. To znamená, že Merkúr je neustále vystavený bombardovaniu materiálom z rozpadajúcich sa komét, ktorý obsahuje vysoký podiel uhlíka. Vedci vykonávali tiež modelovanie bombardovania Merkúra a odhady počtu mikrometeoritov. Tie pomáhajú odhadnúť, ako často tento kometárny odpad dopadá na Merkúr a koľko uhlíka sa na povrchu udrží a koľko sa ho vracia nazad do vesmíru. Výpočty naznačujú, že povrch planéty by mal za obdobie bombardovania (miliardy rokov) obsahovať 3 až 6 hmotnostných percent uhlíka. Vzhľadom na množstvo impaktného materiálu zanechaného na Merkúre sa autori domnievajú, že väčšie množstvo dopadov meteoritov obohatilo povrch Merkúra o viac uhlíka než v prípade Mesiaca. Autori štúdie však uvažovali len o veľmi malých meteoritoch – nazývaných mikrometeority – u ktorých predpokladali konštantnú guľovitú veľkosť s priemerom 2,5 mm a konštantnú rýchlosť 20 km/s. Ide o drastické zjednodušenie, pretože meteoroidy majú predsa rôzne veľkosti a tiež vyššie rýchlosti. Autori si sú toho vedomí, ale argumentujú tým, že väčšie objekty majú vyššie rýchlosti a preto nebudú zachytené gravitačným poľom Merkúra. Vplyv väčších objektov je teda zanedbateľný a dominantnými objektmi pre dopad sú mikrometeority. Ďalšou úlohou práce bolo zistiť, aké veľké stmavnutie sa dá očakávať zo všetkých týchto dopadov materiálu bohatého na uhlík. S týmto problémom sa výskumníci obrátili na NASA, na oddelenie Ames Vertical Gun Range, ktoré sa zaoberalo výskumom Mesiaca napr. v priebehu misie Apollo. Vedci z AVGR strieľajú projektily do materiálu podobného tomu mesačnému, zmiešaného s organickými látkami, prípadne bez organických látok. Keď sa náboj vystrelí do materiálu s organickými látkami, teplo vyvolané jeho dopadom spôsobuje tvorbu uhlíka. Autori testovali svoju ideu pomocou simulácií a vypočítali aj percentuálnu pravdepodobnosť udržania sa meteoritov na Mesiaci a na Merkúre pri rôznych uhloch dopadu na povrch týchto telies.

Publikované v časopise QUARK, september 2015, RNDr. Zdeněk Komárek