Atmosfera di Mercurio: composizione, clima e tempo spiegato

Di tutti i pianeti del sistema solare, Mercurio ha l'atmosfera più sottile, persino più sottile di Marte. Diversi componenti vengono costantemente reintegrati dal vento solare che soffia via dal sole vicino.

Componenti atmosferici

Mercurio è il più piccolo e il meno massiccio degli otto pianeti. La sua bassa gravità superficiale rende difficile trattenere un'atmosfera nelle migliori circostanze.

Ma Mercurio non è in una posizione ideale per un'atmosfera. Orbitando solo a pochi milioni di miglia dal sole, il pianeta roccioso è costantemente bombardato dal clima solare. I venti in rapido movimento che soffiano via dalla stella bombardano costantemente Mercurio, facendo schiantare particelle cariche sulla superficie del pianeta. Sia le particelle stesse che il calore che producono sollevano materiale dallo strato esterno del pianeta, facendolo volare nell'aria. Gli atomi più pesanti tornano in superficie, mentre i più leggeri sono influenzati dalla gravità e dalla pressione dei fotoni solari. Il risultato è una tenue atmosfera nota come esosfera.

In passato, gli scienziati dovevano fare affidamento su brevi scorci catturati dal Mariner 10 This Webcraft della NASA e da strumenti basati sulla Terra studiavano le caratteristiche del mondo mentre attraversava davanti al sole. Una volta che la missione MErcury Surface This Web ENvironment, GEochemistry, and Ranging (MESSENGER) della NASA è entrata in orbita attorno al pianeta, tuttavia, potrebbe fornire un aspetto più completo che ha aiutato a chiarire le stime errate fatte dalle istantanee precedenti.

"Purtroppo nell'intera missione non abbiamo visto ossigeno nell'esosfera di Mercurio, in contrasto con quanto riportato da Mariner 10", ha detto Rosemary Killen, XXX, a This Web.com via e-mail. Le stime basate sulle osservazioni di Mariner suggerivano che l'ossigeno costituisse il 42 percento dell'atmosfera del minuscolo pianeta.

"Pensiamo che abbiano dato un generoso limite superiore", ha detto Killen.

L'atmosfera è invece piena di sodio, magnesio e calcio, che sono sparsi in tutto il pianeta. Sono state rilevate anche tracce di idrogeno, elio e potassio. Prima dell'arrivo del nuovo This Webcraft, gli scienziati pensavano che la radiazione solare trasportasse il materiale sollevato dal vento solare e la radiazione sul lato notturno, un processo noto come sputtering ionico. Secondo il co-investigatore di MESSENGER William McClintock, uno scienziato senior presso l'Università del Colorado, Boulder, le osservazioni di MESSENGER rivelano una varietà di interazioni che influenzano il movimento degli atomi.

"Mostrano che processi di origine e di perdita nettamente diversi controllano le popolazioni dei principali costituenti", ha affermato McClintock in una nota.

Il fattore principale sembra invece essere il desorbimento stimolato dai fotoni (PSD), un luogo in cui i fotoni rilasciano sodio.

Secondo la ricerca di Killen, sodio, calcio e magnesio vengono rilasciati ciascuno da processi diversi e hanno maggiori probabilità di entrare in collisione con la superficie del pianeta che tra loro.

Il debole campo magnetico del pianeta aiuta a convogliare il materiale dal lato giorno a quello notturno, ma non è abbastanza forte da spiegare le distribuzioni osservate. Mentre il campo magnetico terrestre protegge il pianeta da molte delle particelle cariche del sole, il campo che circonda Mercurio è troppo debole.

"In precedenza avevamo osservato il sodio neutro dalle osservazioni al suolo, ma da vicino abbiamo scoperto che le particelle di sodio cariche sono concentrate vicino alle regioni polari di Mercurio dove sono probabilmente liberate dallo sputtering di ioni del vento solare, eliminando efficacemente gli atomi di sodio dalla superficie di Mercurio", Thomas Zurbuchen dell'Università del Michigan ha detto in una nota. Zurbuchen è il leader del progetto per lo strumento Spettrometro al plasma per imaging rapido di MESSENGER, che ha effettuato le prime misurazioni globali dell'esosfera e della magnetosfera di Mercurio.

"I nostri risultati ci dicono che la debole magnetosfera di Mercurio fornisce pochissima protezione del pianeta dal vento solare", ha detto Zurbuchen.

Una coda come una cometa

Mentre alcune delle particelle sollevate dal sole ricadono sul pianeta, alcune di esse si allontanano, formando una coda simile a una cometa dietro il pianeta. MESSENGER ha studiato la coda lunga 1,2 milioni di miglia (2 milioni di chilometri) che si trascina dietro il mondo roccioso. Sodio e calcio popolano il materiale. Secondo il team di MESSENGER, la maggior parte degli atomi neutri che si fanno strada nella coda riescono a fuggire dal pianeta.

"L'accelerazione della radiazione è la più forte quando Mercurio si trova a una distanza media dal Sole", ha affermato in una nota Matthew Burger, ora alla Morgan State University nel Maryland. I modelli di Burger hanno rivelato la prevalenza della PSD nella creazione della coda del pianeta.

"Questo perché Mercurio sta viaggiando più velocemente in quel punto delle sue orbite, e questo è uno dei fattori che determina quanta pressione esercita la radiazione solare sull'esosfera", ha detto Burger.

A proposito di comete, i pezzi di ghiaccio vaganti influiscono anche sull'atmosfera del pianeta. In uno studio separato, Burger e i suoi colleghi hanno trovato uno schema per il calcio che si ripeteva sulla breve orbita di Mercurio. Killen e colleghi hanno quindi lavorato per capire cosa è successo quando Mercurio ha attraversato la nuvola di detriti nota come polvere zodiacale che circonda il sole. La maggior parte del calcio potrebbe essere spiegato dalla nuvola, ma il team ha scoperto che la breve orbita di 3,3 anni della cometa Encke potrebbe spiegare una misteriosa caratteristica del calcio.

"Sapevamo già che gli impatti erano importanti nella produzione di esosfere", ha detto Killen in una nota.

"Quello che non sapevamo era l'importanza relativa dei flussi di comete sulla polvere zodiacale. Apparentemente, i flussi di comete possono avere un effetto enorme, ma periodico".

Clima e tempo

Praticamente senza atmosfera, Mercurio si sente molto poco in termini di clima tradizionale. Sente la presenza del clima solare, con il costante flusso e riflusso del vento solare che ne bombarda la superficie.

La mancanza di atmosfera contribuisce anche alle temperature estreme del pianeta. Su altri pianeti, l'atmosfera funziona come una coperta, aiutando in qualche modo a ridistribuire il calore. Ma su Mercurio, l'atmosfera sottile non fa nulla per stabilizzare i raggi solari in arrivo e poiché la distanza di Mercurio dal sole è così piccola, il lato diurno del pianeta risente intensamente del calore, mentre il lato notturno, girato dal sole, registra solo il freddo. La mancanza di atmosfera di Mercurio significa che non è il pianeta più caldo; Venere, con il suo incontrollabile riscaldamento globale, ha questo onore.

La temperatura di Mercurio varia dal giorno alla notte, ma il pianeta cambia solo leggermente durante le sue stagioni. Il pianeta si trova essenzialmente dritto su e giù in relazione alla sua orbita, senza alcuna inclinazione per avvicinare un emisfero all'altro. Ciò consente al mondo più vicino al sole di ospitare il ghiaccio all'interno dei suoi crateri polari.

Tuttavia, il pianeta vanta l'orbita più eccentrica di tutti gli altri pianeti (l'orbita di Plutone è più eccentrica, ma purtroppo è solo un pianeta nano). In quanto tale, Mercurio subisce alcune variazioni di temperatura nel corso del suo breve anno.

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