Новая оценка показала более сильное сокращение размеров Меркурия

Меркурий за время своей истории мог уменьшиться сильнее, чем считалось ранее. Новое исследование показало, что степень глобального сжатия планеты, вероятно, недооценивали на 10–30%, потому что следы этого процесса частично скрыты под породами, выброшенными при образовании ударных кратеров.

Поверхность Меркурия покрыта многочисленными уступами, грядами и другими тектоническими структурами, которые возникли по мере охлаждения и сжатия внутренних слоёв планеты. Ранее по таким образованиям оценивали, насколько уменьшился Меркурий с момента своего формирования около 4,5 миллиарда лет назад.

Как и другие каменистые планеты Солнечной системы, Меркурий сформировался в результате многочисленных столкновений крупных тел и астероидов. Эти процессы выделили огромное количество тепла. По мере последующего охлаждения внутренние слои планеты уменьшались в объёме, а твёрдая внешняя оболочка была вынуждена приспосабливаться к сокращению размеров.

Этот процесс можно сравнить с охлаждающимся объектом, который постепенно сжимается. Кора Меркурия при этом деформировалась, образуя протяжённые уступы и гряды. По их размерам и распространённости исследователи пытаются восстановить тепловую историю планеты и свойства её недр.

Степень сжатия имеет большое значение для моделей внутреннего строения Меркурия. По словам ведущего автора исследования Гаку Нисиямы из Института космических исследований Германского аэрокосмического центра DLR, более сильное уменьшение планеты может означать, что её металлическое ядро крупнее, содержит меньше лёгких элементов, например кремния, или первоначально Меркурий был горячее, чем предполагают некоторые модели.

Теоретически охлаждение должно приводить к относительно равномерному сжатию планеты, поэтому тектонические структуры, связанные с сокращением поверхности, должны встречаться по всему Меркурию. Однако их наблюдаемое распределение оказалось неоднородным.

Исследователи предположили, что причина может заключаться не в отсутствии деформаций, а в том, что часть из них со временем была скрыта. Образование новых ударных кратеров изменяет поверхность, создаёт неровности и покрывает окружающую местность выброшенными породами. На участках, переживших множество столкновений, древние следы сжатия поэтому могут быть значительно хуже заметны.

Нисияма и его коллеги объединили существующие геологические карты структур сжатия с новыми глобальными картами шероховатости поверхности Меркурия. Впервые удалось показать, что наиболее неровные районы планеты действительно содержат меньше видимых гряд и уступов, связанных с её сокращением.

По мнению исследователей, это указывает на процесс маскировки древних тектонических структур. Выброшенные при ударах породы могли засыпать их приблизительно так же, как новый слой гравия способен скрыть старые колеи на дороге.

Чтобы оценить истинную степень сжатия, команда использовала более спокойные районы поверхности, где тектонические структуры сохранились лучше. По их количеству и размерам учёные рассчитали, сколько подобных образований могло первоначально существовать и в тех областях, где позднейшая ударная переработка поверхности их скрыла.

Расчёты показали, что прежние оценки могли недооценивать глобальное сжатие Меркурия на 10–30%. Ранее считалось, что диаметр планеты уменьшился примерно на 4–16 километров. С учётом скрытых структур верхняя оценка возрастает примерно до 23 километров. В описании исследования также приводится величина порядка 19 километров как характерная оценка общего сокращения диаметра.

По словам Нисиямы, значение в 30% оказалось несколько неожиданным, однако скорректированная оценка лучше согласуется с физическими моделями охлаждения Меркурия. Это означает, что наблюдаемое сжатие планеты теперь ближе к тому, что предсказывают расчёты её тепловой эволюции.

При этом исследователи допускают, что даже новая оценка может оказаться заниженной. Основная часть существующих данных о поверхности Меркурия была получена аппаратом NASA MESSENGER, завершившим миссию в 2015 году. Эти наблюдения позволяют надёжно анализировать структуры размером преимущественно более примерно 5 километров.

Более мелкие уступы, гряды и следы деформации могли остаться незамеченными. Поэтому реальное количество структур, связанных с сокращением планеты, может быть ещё больше.

Уточнить картину должна миссия BepiColombo. В ноябре 2026 года аппарат должен начать получать более детальные изображения поверхности Меркурия. Нисияма входит в научную команду этой миссии и рассчитывает, что новые наблюдения позволят обнаружить ранее неизвестные уступы, гряды и небольшие ударные кратеры.

Данные BepiColombo помогут точнее определить, насколько сильно уменьшился Меркурий за 4,5 миллиарда лет и что это говорит о его ядре, первоначальной температуре и истории охлаждения.

Исследование опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.