Как показал новый анализ данных, полученных космической станцией Мессенджер, поверхность Меркурия на протяжении длительного времени неоднократно взламывалась вулканическими извержениями. Результаты исследования стали сюрпризом для ученых, поскольку раньше думали, что вулканическая активность на планете давно прекратилась. Из них также следует несостоятельность некоторых гипотез о способе формирования Меркурия.

Меркурий не всегда был мертвой планетой

На Земле извержения вулканов нередки, так как ее недра содержат множество веществ со сравнительно низкими температурами кипения, например, воду и углекислый газ. Когда расплавленная магма поднимается из земных глубин, эти вещества в ее составе переходят в газовую фазу. Возрастающее давление газов может вызвать взрыв, сопровождающийся выбросом содержимого недр наружу: это и есть извержение.

Однако Меркурий считался "сухой" планетой, практически лишенной летучих веществ, а без них катастрофический вулканизм невозможен. Представление о его составе начало меняться после 2008 года, когда американский зонд Мессенджер впервые сблизился с Меркурием. На поверхности планеты удалось разглядеть множество светлых участков, которые интерпретировали как залежи выброшенной вулканами (пирокластической) породы. Но из этого следовало, что в некий период истории меркурианские глубины не были полностью лишены летучих веществ.

Эти первые неожиданные данные не позволили, однако, оценить время предполагаемых вулканических взрывов. Быть может, Меркурий лишился содержавшихся в его толще газов в ранний период своей истории, сопровождавшийся множеством извержений, а может быть, сохранял в своих недрах летучие вещества еще долго.

Эра вулканизма была длительной

В процессе исследования, результаты которого опубликованы в Journal of Geophysical Research: Planets, ученые нашли на поверхности Меркурия от 40 до 50 мест с залежами пирокластического материала. Были использованы данные, полученные с помощью фотокамер и спектрометров Мессенджера после того, как станция в 2011 году вышла на орбиту Меркурия. По сравнению с первыми снимками, наблюдения с орбиты позволили гораздо лучше разглядеть и сами отложения, и кратеры, через которые извергался пепел.

Теперь стало видно, что некоторые из этих образований подверглись эрозии в гораздо большей степени, чем другие. Это говорило о том, что извержения случились не одновременно: более ранние кратеры должны были разрушиться сильнее.

Когда появились кратеры Меркурия?

Встает вопрос о том, на какой же именно период геологической истории Меркурия выпала вулканическая активность. В поиске ответа планетологи обратили внимание на тот факт, что большинство (90 %) пирокластических участков расположены внутри ударных кратеров, образованных метеоритами. Следовательно, они моложе кратеров: если бы отложение вулканической породы возникло раньше, оно было бы уничтожено тем ударом, который сформировал кратер.

Между тем, существует надежный метод датировки кратеров. Их валы разрушаются с течением времени: по степени разрушения можно приблизительно оценить возраст кратера. Используя этот метод, авторы статьи показали, что некоторые пирокластические участки находятся в сравнительно молодых кратерах, возрастом от 1 до 3.5 миллиардов лет. Значит, можно считать установленным, что вулканическая активность на Меркурии не ограничивалась временем после его образования (4.5 миллиардов лет назад), но продолжалась и в более поздние эпохи.

Был ли Меркурий крупнее, чем сейчас?

Степень сохранности летучих веществ внутри Меркурия может пролить свет на способ образования планеты. Как известно, Меркурий является мельчайшей планетой Солнечной системы (учитывая, что Плутон недавно был исключен из числа планет), но при этом он обладает ненормально крупным ядром из железа. Чтобы объяснить эту аномалию, предположили, что раньше Меркурий был намного крупнее, но потом его наружные слои были либо выжжены Солнцем, либо выброшены в космос в результате удара о его поверхность большого астероида. Однако при любой из этих гипотетических катастроф планета должна была сильно нагреться, и летучие вещества не смогли бы сохраниться в ее наружных слоях.

Таким образом, согласно новым результатам по датировке вулканических извержений, а также в свете обнаружения гамма-спектрометром Мессенджера следов летучих элементов калия, натрия и серы на поверхности Меркурия, обе гипотезы должны быть признаны несостоятельными.