MYSTERIEUS MERCURIUSMYSTERIEUS MERCURIUS

De kleinste en minst waargenomen planeet De kleinste en minst waargenomen planeet

C. de JagerC. de Jager

Steeds dicht bij de zon: Steeds dicht bij de zon: binnenste planeetbinnenste planeet

Reeds bekend in oudheidReeds bekend in oudheid (eerste millennia voor Chr.) (eerste millennia voor Chr.)

Diverse namenDiverse namen

• Assyriers: 14e eeuw v.Chr.: Springende PlaneetAssyriers: 14e eeuw v.Chr.: Springende Planeet

• Grieken: twee planeten, Apollo (voor Grieken: twee planeten, Apollo (voor zonsopkomst) en Hermes (na zonsondergang)zonsopkomst) en Hermes (na zonsondergang)

• Dat bleken later dezelfde te zijn Dat bleken later dezelfde te zijn

• Romeinen: Mercurius Romeinen: Mercurius

• De snelle Hermes-Mercurius was de (half-)god De snelle Hermes-Mercurius was de (half-)god van de handelaren, wegen, vreedzame reizigers van de handelaren, wegen, vreedzame reizigers en nachtelijke gauwdieven en nachtelijke gauwdieven

Af en toe: zonovergangAf en toe: zonovergang

Overgang 15 nov. 1999, Trace Overgang 15 nov. 1999, Trace satellietsatelliet

De kleinste planeet:De kleinste planeet: vgl.: Mercurius, Venus, Aarde, vgl.: Mercurius, Venus, Aarde, MarsMars

De elliptische baanDe elliptische baan

Enkele baangegevensEnkele baangegevens

• Afstand tot zon: 46 tot 69,8 miljoen km; Afstand tot zon: 46 tot 69,8 miljoen km; een elliptische baaneen elliptische baan

• Omloopstijd om zon: 87,97 dagenOmloopstijd om zon: 87,97 dagen

• Gemiddelde snelheid in baan: 47,9 Gemiddelde snelheid in baan: 47,9 km/seckm/sec

• Baanhelling t.o.v. vlak van de aardbaan: Baanhelling t.o.v. vlak van de aardbaan: 7,0 graden 7,0 graden

• Omwenteltijd 58,65 d (= 2/3 van 87,97 !)Omwenteltijd 58,65 d (= 2/3 van 87,97 !)

“ “3/2 spin - baan 3/2 spin - baan resonantie”resonantie”(Drie omwentelingen in twee omlopen)(Drie omwentelingen in twee omlopen)

Een Mercurius-etmaal duurt 2 Een Mercurius-etmaal duurt 2 Mercurius-jaren (= 166 aardse Mercurius-jaren (= 166 aardse etmalen). Stagnatie om de middagtijd etmalen). Stagnatie om de middagtijd gevolg van elliptische baangevolg van elliptische baan

Verklaring van de spin-baan Verklaring van de spin-baan resonantieresonantie

• Verklaring is nog onderwerp van onderzoekVerklaring is nog onderwerp van onderzoek• 3/2 resonantie komt vrijwel niet voor; eerder 3/2 resonantie komt vrijwel niet voor; eerder

1/1, en ook wel 2/1 of 1/2 resonantie1/1, en ook wel 2/1 of 1/2 resonantie• De 3/2 resonantie kan ontstaan in een zeer De 3/2 resonantie kan ontstaan in een zeer

elliptische baanelliptische baan• Zulke sterk elliptische banen (tot 0,47) Zulke sterk elliptische banen (tot 0,47)

komen af en toe voor, gedurende perioden komen af en toe voor, gedurende perioden van miljoenen jaren. Tijdens zulke perioden van miljoenen jaren. Tijdens zulke perioden kan de koppeling ontstaan zijn.kan de koppeling ontstaan zijn.

Enkele natuurkundige Enkele natuurkundige gegevensgegevens• Gemiddelde diameter: 4879,4 kmGemiddelde diameter: 4879,4 km

• Massa 3,3 Massa 3,3 xx 10 102323 kg kg == 0,054 0,054 x x aardmassaaardmassa

• Gemiddelde dichtheid (‘soortelijk Gemiddelde dichtheid (‘soortelijk gewicht’) is 5,43 kg/liter; even hoog als gewicht’) is 5,43 kg/liter; even hoog als aarde!aarde!

• Oppervlakte temperatuur aan evenaar Oppervlakte temperatuur aan evenaar varieert tussen – 180 en 430 varieert tussen – 180 en 430 °°CC

• Aan de polen tot – 200 Aan de polen tot – 200 °°C C

Tot dusver slechts twee Tot dusver slechts twee sondes naar Mercuriussondes naar Mercurius

Mariner–10 en MessengerMariner–10 en MessengerDat is geen wonder: Tocht naar Dat is geen wonder: Tocht naar

Mercurius kost twee maal zoveel Mercurius kost twee maal zoveel energie als ontsnapping naar de energie als ontsnapping naar de

interstellaire ruimteinterstellaire ruimte

Mariner-10, gelanceerd 3 nov. Mariner-10, gelanceerd 3 nov. ’73’73Eerste ontmoeting met Mercurius 29 nov. Eerste ontmoeting met Mercurius 29 nov.

’74; daarna nog twee passages ’74; daarna nog twee passages

Totaal beeld van Mercurius, Totaal beeld van Mercurius, verkregen door Mariner-10 verkregen door Mariner-10 (45% van (45% van oppervlak gezien)oppervlak gezien)

Een mozaïek. Een mozaïek. Zeer veel inslagen in de ontstaansfase van Zeer veel inslagen in de ontstaansfase van de planeet (tot ca. 3,8 miljard jaar geleden; rimpels van de planeet (tot ca. 3,8 miljard jaar geleden; rimpels van bergruggen duiden op contractie na ontstaan)bergruggen duiden op contractie na ontstaan)

Messenger, gelanceerd 3 aug. Messenger, gelanceerd 3 aug. 20042004en nog steeds onderwegen nog steeds onderweg

Maakt gebruik van planeetpassages Maakt gebruik van planeetpassages om bij Mercurius te komen; definitieve om bij Mercurius te komen; definitieve aankomst in baan om Mercurius: 18 aankomst in baan om Mercurius: 18 maart 2011maart 2011

Eerst enkele recente Eerst enkele recente opnamenopnamen

De passage van 6 oktober De passage van 6 oktober 20082008

Totaal beeld met krater Totaal beeld met krater KuiperKuiperopname 6 oktober 2008; 90 minuten na passageopname 6 oktober 2008; 90 minuten na passage

Nader over de topologie Nader over de topologie van Mercurius van Mercurius

Enkele bijzondere structuren Enkele bijzondere structuren en enkele zeer recente en enkele zeer recente

opnamenopnamen

InslagreeksenInslagreeksen

Dubbele ring: Skinakas bassin – golven door Dubbele ring: Skinakas bassin – golven door Mercurius?Mercurius?

Het ‘croissantje’; verklaring Het ‘croissantje’; verklaring

onduidelijkonduidelijk

Radar reflexen bij Noordpool: Radar reflexen bij Noordpool: ijs??!ijs??!

Caloris bassin en het ruige Caloris bassin en het ruige terrein terrein

Een vlak gebied en daar Een vlak gebied en daar tegenover ruig terreintegenover ruig terrein

Caloris Bassin: Caloris Bassin: 1550 km diameter; vrij 1550 km diameter; vrij vlak, iets minder kraters, dus gevormd vlak, iets minder kraters, dus gevormd nana het grote begin- bombardement. 3,8 miljard het grote begin- bombardement. 3,8 miljard jaar oud jaar oud

Midden in Caloris: de ‘spin’: Midden in Caloris: de ‘spin’: lavastromen?lavastromen?

Tegenover Caloris, aan andere Tegenover Caloris, aan andere kant van de planeet: zeer ruig kant van de planeet: zeer ruig terreinterrein

Hypothese: na inslag plantten Hypothese: na inslag plantten golven zich voort en golven zich voort en verstoorden de overkant van verstoorden de overkant van de planeet de planeet

Zoiets gebeurde ook op Zoiets gebeurde ook op aardeaarde• NASA’s GRACE satelliet ontdekte in 2006 een 480 km NASA’s GRACE satelliet ontdekte in 2006 een 480 km

grote inslagkrater onder het ijs van Antarctica: de grote inslagkrater onder het ijs van Antarctica: de Wilkesland kraterWilkesland krater

• Ontdekt door gemeten zwaartekracht anomalieën Ontdekt door gemeten zwaartekracht anomalieën • Ontstond 251 miljoen jaar geleden (Perm-Trias) door Ontstond 251 miljoen jaar geleden (Perm-Trias) door

inslag van een vrij grote planetoïde (?) inslag van een vrij grote planetoïde (?) • Aan tegenovergestelde kant aarde (Siberië) ontstonden Aan tegenovergestelde kant aarde (Siberië) ontstonden

enorme (200 000 kmenorme (200 000 km22) lavaformaties door opstijgende ) lavaformaties door opstijgende mantelpluimmantelpluim . Een basaltplateau, de . Een basaltplateau, de Siberische Siberische TrappenTrappen

• Dit leidde tot de Dit leidde tot de Perm-Trias massa extinctiePerm-Trias massa extinctie: 70% van : 70% van alle gewervelde dieren stierven uit; 90% van zeedierenalle gewervelde dieren stierven uit; 90% van zeedieren

De inwendige structuur De inwendige structuur van Mercuriusvan Mercurius

Een grote metaalhoudende Een grote metaalhoudende kern kan wijzen op een kern kan wijzen op een

bijzonder ontstaansproces bijzonder ontstaansproces

Buitenbeentje Mercurius.Buitenbeentje Mercurius. Dichtheid is veel groter dan bij andere, even grote Dichtheid is veel groter dan bij andere, even grote planeten. Wijst op grote en dichte, metaalrijke kernplaneten. Wijst op grote en dichte, metaalrijke kern

Relatief veel grotere kern dan bij Aarde, Relatief veel grotere kern dan bij Aarde, Mars, Venus, Maan. Mars, Venus, Maan. 60% van planeetmassa; ca. 70% metalen en 30% 60% van planeetmassa; ca. 70% metalen en 30%

silicatensilicaten

Een verklaring: krachtige botsing Een verklaring: krachtige botsing in ontstaansfase; verdreef in ontstaansfase; verdreef buitenlagen buitenlagen

Andere ontstaanshypotheseAndere ontstaanshypothese

• Planeten ontstonden in nevel van gas Planeten ontstonden in nevel van gas en stof om de zich vormende zonen stof om de zich vormende zon

• De zonnewind joeg vooral de lichte De zonnewind joeg vooral de lichte gassen verder de ruimte ingassen verder de ruimte in

• Over bleven de zwaardere atomen; Over bleven de zwaardere atomen; deze vormden de grote metallische deze vormden de grote metallische kernkern

• Wie heeft gelijk? Deze laatste Wie heeft gelijk? Deze laatste hypothese lijkt minder waarschijnlijk hypothese lijkt minder waarschijnlijk

Een bipolair magnetisch veld om Mercurius Een bipolair magnetisch veld om Mercurius (veldsterkte (veldsterkte ≈≈ 0,01 maal aardveld) duidt op 0,01 maal aardveld) duidt op elektrische stromen in de metallische kern. Is de elektrische stromen in de metallische kern. Is de kern dus vloeibaar?kern dus vloeibaar? (Registrering tijdens korte Mariner-10 (Registrering tijdens korte Mariner-10 passage en bevestigd door Messenger)passage en bevestigd door Messenger)

De oorsprong van het De oorsprong van het

magnetische veldmagnetische veld • Mercurius is te klein om gesmolten kern te hebbenMercurius is te klein om gesmolten kern te hebben• Maar: kern bestaat uit ijzer en wat zwavel; dit laatste Maar: kern bestaat uit ijzer en wat zwavel; dit laatste

verlaagt de stollingstemperatuur, waardoor deel van verlaagt de stollingstemperatuur, waardoor deel van kern toch vloeibaar iskern toch vloeibaar is

• Vloeibare kern wordt bevestigd door licht knikkende Vloeibare kern wordt bevestigd door licht knikkende bewegingen van de planeet (‘klotsen’ van vloeibare bewegingen van de planeet (‘klotsen’ van vloeibare kern) kern)

• Laboratorium experimenten: ijzeratomen vormen ijzer- Laboratorium experimenten: ijzeratomen vormen ijzer- ‘vlokken’ die omlaag vallen; tegelijk stijgt de lichtere ‘vlokken’ die omlaag vallen; tegelijk stijgt de lichtere ijzer-zwavel vloeistof: ijzervlokken-sneeuw ijzer-zwavel vloeistof: ijzervlokken-sneeuw in in Mercurius! Mercurius!

• Circulaire stromingen in vloeibaar deel van de kern zijn Circulaire stromingen in vloeibaar deel van de kern zijn oorsprong van magnetismeoorsprong van magnetisme

Spectrum: weerkaatst Spectrum: weerkaatst zonnespectrum toont ook piekjes zonnespectrum toont ook piekjes

van natriumgasvan natriumgas

Verdeling Na-gas over de Verdeling Na-gas over de schijfschijf

Natrium om de schijf Natrium om de schijf (Messenger) (Messenger) Ook Natrium Ook Natriumstaartstaart ontdekt!ontdekt!• Atm. Druk: 10Atm. Druk: 10-15-15 bar bar

• Zuurstof – 42%Zuurstof – 42%

• Natrium – 29%Natrium – 29%

• Waterstof – 22%Waterstof – 22%

• Helium – 6%Helium – 6%

• Kalium – 0,5%Kalium – 0,5%

• en zelfs enige en zelfs enige sporen van sporen van waterdamp !waterdamp !

Een 2,5 miljoen km lange Na Een 2,5 miljoen km lange Na staartstaart

De toekomst: in De toekomst: in voorbereiding is voorbereiding is

BepiColomboBepiColombo

Een Europees-Japanse Een Europees-Japanse ruimtesonde gedreven door ruimtesonde gedreven door

zonne-energie (‘ionenmotor’)zonne-energie (‘ionenmotor’)

De twee delen van De twee delen van BepiColomboBepiColomboVoor onderzoek van de planeet zelf en de magnetosfeer: de Voor onderzoek van de planeet zelf en de magnetosfeer: de Mercury planetary orbiter (MPO) en de Mercury Mercury planetary orbiter (MPO) en de Mercury magnetosphere orbiter (MMO)magnetosphere orbiter (MMO)

De twee delen komen bij de De twee delen komen bij de planeet ieder in eigen baanplaneet ieder in eigen baan

De baan: lancering aug/sept 2013; De baan: lancering aug/sept 2013; invangen: 3 juni 2019 invangen: 3 juni 2019 roodrood = Solar Electric Propulsion; = Solar Electric Propulsion; zwartzwart: op : op zwaartekracht zwaartekracht

De steeds kleinere afstand tot de zon en tot De steeds kleinere afstand tot de zon en tot Mercurius. In baan om Mercurius: 19 juni Mercurius. In baan om Mercurius: 19 juni 20192019

Wilt u deze presentatie Wilt u deze presentatie nog eens zien: nog eens zien:

www.cdejager.comwww.cdejager.com

Klik op ‘presentaties’Klik op ‘presentaties’