Sonda Messenger: První a zatím poslední, která zevrubně zkoumala planetu Merkur

Messenger je zkratka z anglického MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging, což by se dalo volně přeložit jako Povrch, kosmické prostředí, geochemie a parametry [planety] Merkur (dále budeme uvádět jen jako Messenger).

Sonda je součástí programu Discovery, který naplňuje heslo „rychleji, lépe, levněji“. Cílem programu je výroba většího množství menších meziplanetárních sond, které jsou následně směřovány do všech končin slunečního systému. Sondy už zamířily k planetám, kometám, asteroidům či sbíraly částice slunečního větru – realizovány přitom byly za poměrně nízké částky (bráno „kosmickými“ měřítky). Třeba rozpočet Messengeru je 286 milionů dolarů.

Sonda Messenger byla vypuštěna do vesmíru v srpnu 2004. Na oběžnou dráhu kolem Merkuru však byla navedena až v březnu 2011, kdy už byla rychlost sondy dostatečně snížená. Dřívější navedení by si totiž vyžádalo neúměrně velké množství pohonných látek spotřebovaných na brzdicí manévr. Nejprve tedy bylo zapotřebí dostat sondu na takovou meziplanetární dráhu, která vyžadovala pro přechod na oběžnou dráhu Merkuru co nejmenší spotřebu energie.

Na meziplanetární dráhu se ovšem Messenger nedostal sám od sebe. Neúprosné zákony nebeské mechaniky vyžadují, aby mu některá tělesa ve Sluneční soustavě svými gravitačními poli pomohla. Tím byl postupně upravován vektor rychlosti sondy tak, že v březnu 2011 už měly její motory relativně jednoduchý úkol: zbrzdit automat o zhruba 900 m/s. I tak Messenger spotřeboval sedmdesát procent svých pohonných látek. Celkem sonda při startu vážila 1 130 kg, z čehož na pohonné látky připadalo 618 kg. Kdyby sonda letěla po nejkratší dráze a měla se stát oběžnicí planety již v roce 2005, potřebovala by na brzdicí manévr asi 2,5 t paliva!

Plodné průlety

První zajímavé informace začaly z Messengeru proudit na Zemi už během průletů sondy kolem Merkuru. Získali jsme tak třeba jasnější představu o magnetosféře planety. Dosud jsme měli možnost studovat jen východní hemisféru, nyní máme i komplexní pozorování ze západní polokoule. Víme tak například, že místní magnetické pole je silně symetrické. Možná se to zdá jako jednoduché zjištění, ale není to tak docela pravda. Nyní totiž víme, že dipól magnetického pole je prakticky totožný s osou rotace planety. Což potvrzuje či vyvrací některé dosavadní hypotézy, týkající se právě magnetického pole.

Stejně tak byla monitorována řídká atmosféra Merkuru (tedy exosféra). Spektrometr se zaměřil na emise sodíku, vápníku, magnézia a atomy vodíku. Zajímavé bylo zjištění, že jejich šíření v prostoru se liší od předchozích pozorování. Jedná se tedy o jev, který bude vyžadovat ještě další zkoumání.

Stejně tak jsme se dozvěděli, že Merkur – na rozdíl třeba od Měsíce nebo Marsu – nemá výrazné geologické rozdíly mezi svými hemisférami. Třeba na Měsíci jsou na straně přivrácené k Zemi tmavé vulkanické planiny, které téměř chybí na straně odvrácené. Na Marsu je zase jižní hemisféra starší a tvoří ji převážně vrchoviny, naopak severní je mladší a tvořená nížinami. Merkur je naproti tomu zcela homogenní. Ovšem pouze geologicky: barevné snímky ukazují pestrost hornin.

První mapa

Pravé vědecké žně ovšem nastaly po navedení sondy na oběžnou dráhu. „Teď můžeme prohlásit, že jsme nasnímali každý čtvereční metr povrchu Merkuru z oběžné dráhy,“ uvedl Sean Solomon z Columbijské univerzity. „Samozřejmě, některé oblasti jsou ve věčném stínu, ale my jsme dokázali nahlédnout i do těchto částí, a to díky našim pokročilým přístrojům.“

Zpráva o dokončení mapování planety, která je Slunci nejblíže, se objevila na konci února 2013 – dva roky poté, co se Messenger stal Merkurovou umělou družicí. Nadšený komentář Seana Solomona ovšem nebyl úplně přesný, protože zmapováno bylo „jen“ 99,99 % povrchu planety. Zbývající setinu procenta není možné z dráhy Messengeru zachytit, a zůstává nám tak i nadále skryta. Což ale nic nemění na skutečnosti, že jde o úctyhodný výkon. Vždyť za první (pozemský) rok práce získala sonda téměř 90 tisíc snímků, za druhý pak o necelých deset tisíc méně.

„Když jsme připravovali misi Messenger, vůbec jsme netušili, jestli celá planeta vypadá stejně jako první polovina, kterou jsme měli možnost pozorovat už v sedmdesátých letech [minulého století],“ pokračuje Solomon. „Proběhla například velká debata o tom, jak významnou roli hrála vulkanická činnost v historii Merkuru.“

Díky vytvořené mapě víme, že sopečná činnost hrála významnou roli – a že šlo o celoplanetární fenomén, nikoliv o izolované události. Ovšem stejně tak zajímavé bylo odhalení prohlubní, které vznikly, když se nestabilní materiál v průběhu statisíců či milionů let odpařil z povrchu planety. Vzniklé prohlubně jsou pozorovatelné dodnes. Jde přitom o jev, který z jiných kosmických těles neznáme.

Rozdíl hledejte uvnitř

Slogan výrobců limonád překvapivě platí i pro první planetu naší Sluneční soustavy. Messenger nám totiž ukázal, že železné jádro Merkuru je větší, než jsme se domnívali. Jádro zabírá 85 % z celkového průměru planety, zatímco třeba u Země je to zhruba polovina. A navíc je obaleno vrstvou sloučenin železa a síry, což na dalších srovnatelných planetách vůbec neznáme.

A to není vše. „Mnoho vědců předpokládalo, že Merkur, coby malá planeta jen nepatrně větší než náš Měsíc, se po vzniku rychle ochladil a že je tak po většinu své existence geologicky ‚mrtvý‘,“ vysvětluje Maria Zuberová z Massachusettského technologického institutu. „Teď už ale víme, že Merkur měl zajímavé a aktivní mezidobí. Dokonce nelze vyloučit, že je planeta dodnes geologicky aktivní – ačkoliv to nepovažujeme za pravděpodobné. Žádnou aktivní erupci nebo jiný projev jsme zatím nepozorovali.“

Dalším důležitým zjištěním týkajícím se interiéru planety byl objev masconů (jde o zkratku z „mass concentrations“, nahromadění hmoty). Mascony byly objeveny v roce 1968 na Měsíci a jsou spojovány s velkými dopadovými krátery. V době svého objevu způsobily velké potíže programu Apollo, protože vychylovaly lodě z přesně vypočítané dráhy a způsobovaly navigační problémy. Následně byly mascony objeveny i na Marsu a nyní se tedy jejich přítomnost potvrdila také na Merkuru.

Voda na planetě!

Ačkoliv teplota na povrchu Merkuru překračuje 400°C, v severních oblastech byla objevena voda – byť pod povrchem a smíchaná s dalším materiálem. Velké kapsy s takovouto směsí lze nalézt od 85. stupně severní šířky, menší pak již od 65. stupně. Dráha sondy Messenger prozatím neumožňuje prozkoumat oblast jižního pólu. Vědci proto doufají v pořízení nových dat, jakmile se koncem letošního nebo počátkem příštího roku dráha sondy změní.

Voda na Merkuru je potvrzením již tušeného, nikoliv převratnou novinkou. Už v roce 1991 radarové snímky Merkuru naznačily možnost existence vody na obou pólech planety. Metoda ale není považována za příliš spolehlivou, proto byly výsledky sice brány v potaz, ale nebyly přijaty. A to navzdory skutečnosti, že je o osm let později potvrdila zpřesněná měření.

Až právě sonda Messenger ukázala něco, co vědci znali už několik let z Měsíce: podpovrchové smísení vody s místním materiálem. Pozorování přitom napovídají, že tento materiál by měl být organický, který je základním předpokladem života. Ovšem pozor, není jeho příznakem! Objev organického materiálu automaticky neznamená objev života. Nalezen byl už na vzdálených planetách, kometách nebo planetách u vzdálených hvězd.

Pozorování ukazují, že nad směsí vody a organického materiálu je nejméně deseticentimetrová „izolační vrstva“. Další pozorování by měla přítomnost organického materiálu potvrdit.

Pohled upřený ke Slunci

Kromě Merkuru se pozornost Messengeru upřela i na Slunce – poloha sondy je totiž pro některá pozorování ideální. Například neutrony ze slunečních erupcí mají průměrnou životnost patnáct minut a v závislosti na rychlosti zpravidla vůbec nedoletí až k Zemi – tudíž je nemůžeme pozorovat. Ovšem k třikrát bližšímu Merkuru to zpravidla zvládnou hravě. Sledování všech jevů spojených se slunečními erupcemi je pro nás velmi důležité. Vždyť tyto erupce tvoří tzv. kosmické počasí, které se nás bytostně dotýká.

Dalším pozoruhodným zjištěním bylo, že se Merkur za dobu své existence zmenšil výrazně více, než se předpokládalo. Dosud jsme se domnívali, že se od svého vzniku před miliardami let zmenšil o 0,8 až 3 km. Ovšem podrobná analýza 5 900 útvarů na povrchu Merkuru, velkých 9 až 900 km, ukázala, že ve skutečnosti se planeta zmenšila o 5 až 10 km. Zanedbatelný rozdíl? Teoreticky ano, prakticky to ale znamená, že náš model platný pro Venuši, Zemi a Mars není platný obecně (a musíme jej tedy upravit), nebo že v případě Merkuru vstupují do hry ještě další faktory.

Neodvratný konec

Mise sondy Messenger byla původně plánována na jeden pozemský rok (což je zhruba dva roky místní). Byla opakovaně prodloužena, ovšem nakonec dospěla ke svému neodvratnému konci. Pro udržování správné polohy sondy, stejně jako pro stabilizaci její oběžné dráhy, jsou zapotřebí cenné pohonné látky a ty začaly postupně docházet. Konec mise byl naplánován na 30. duben roku 2015, kdy sonda dopadla na povrch planety.