Gravity Assist Podcast: Mercury, med Faith Vilas

Gravity Assist Podcast är värd av NASAs planetariska vetenskapsman, Jim Green, som varje vecka pratar med några av världens största planetvetenskapsmän på jorden och ger en guidad tur genom solsystemet och bortom processen. Den här veckan har han anslutit sig av Faith Vilas från National Science Foundation för att diskutera Mercury och vad vi vet om den innersta planet från NASAs Mariner 10 och MESSENGER-uppdrag.

Du kan lyssna på hela poddsändningen här, eller läs det förkortade transkriptet nedan.

Jim Green: Tro, du undersökte Mercury långt före MESSENGER-uppdraget. Hur blev du involverad i kvicksilverforskning? [NASAs Messenger Mission till Mercury (Infographic)]

Tro Vilas: Jo, jag var en grundutbildning som arbetade med en professor på MIT, och jag ville göra en självständig studie. Han föreslog att jag kollade på Mercury. Nu är Merkur inte ett lätt objekt att observera från jorden, antingen från ytan eller till och med från något som Hubble [rymdteleskop], eftersom det bara går högst 28 grader ifrån solen. Så det är ett av de projekt du tar på, och du ska göra det, och du står på en stege och du lutar ditt teleskop över nära horisonten, och man kan knappt se det . Du kan följa det lite sätt, men det är alltid nära solen, som du alltid måste se upp för. Det blir ett knepigt objekt att observera.

Jim Green: Det vetenskapliga samfundet gjorde vissa förutsägelser om kvicksilver innan MESSENGER faktiskt nådde det. Vad var några av de saker som visade sig vara korrekta?

Tro Vilas: Förutsägelsen som jag gjorde som visade sig vara korrekt, vilket jag är tacksam för var att det inte fanns järnoxider; Det finns inget oxiderat järn i Mercury-ytmaterialet. Detta flyger inför det faktum att vi vet att kvicksilver är mycket tungt, det har en mycket stor kärna av järn och nickelmetall. Varje förutsägelse var att det skulle ha gott om oxiderat järn på ytan, och jag sa nej, jag ser det inte. Då när vi kom dit med MESSENGER, så visste vi att det inte var där.

Anledningen till att folk trodde att jag kan ha fel är att eftersom kvicksilver är så nära solen, det är så svårt att observera, vi måste titta igenom [mer av jordens] riktigt tjocka atmosfär ner nära horisonten. [Siktförhållandena] varierar mycket snabbt. Det kan påverka dina spektra om du inte är mycket försiktig med dina observationer. Så, det behövde MESSENGER att kunna lösa det. [Scorching-Hot Mercury har en förvånansvärt jätte nordlig pole]

Jim Green: Var det någon indikation från markbaserade teleskop att det kunde ha varit is på Mercury?

Tro Vilas: Ja, det fanns, och de kom från radaren på Arecibo i Puerto Rico. Observationerna gjordes nära Mercury polacker. Den första indikationen var att det såg väldigt annorlunda ut, och att det kanske var en underskrift av vattenis, men varför skulle det vara där [vid Mercurys poler]? Därefter fortsatte de observationerna och kunde, med förbättringar i radaren, förminska dem till specifika områden vid norra och södra polerna.

Med bilderna från Mariner 10 var det möjligt att visa att några av dessa signaler matchade var kratrarna var. Så vi började tänka att det som händer här är att vi har kratrar på polerna som är i permanent skugga eftersom kvicksilver inte lutar mycket på sin axel så att solen aldrig når dem och de kan hålla vatten och is där så länge de vill behålla vatten och is där. Frågan blev då, var kom vattnet från? Det såg stort sett ut som om det kom från källor utanför Mercury; Eftersom kvicksilver är så nära solen, kommer allt att fokusera på att krascha in i det, och vattenis kometen kom in och påverkades och fångade en hel massa vattenis på polerna.

Jim Green: Vilka andra överraskningar har vi hittat på Mercury?

Tro Vilas: Alla trodde att Mercury skulle bli en blid och tråkig liten planet. [Folk tror att] Mercury ser ut som månen. Det är faktiskt väsentligt annorlunda än månen. Saker som inte förutsågs att vi såg var [närvaro av] massor av andra material. Vi hade några riktigt ovanliga funktioner och ljusa egenskaper, funktioner med det vi antar är svavel, som vi ännu inte helt har förklarat. En av de saker som var ifråga när vi gick till Mercury var om det fanns [eller hade varit] vulkanism, och det var säkert. Hela planeten har haft flytande vulkaner vid olika tidpunkter. [Det finns inte] de verkligen superhöga vulkanerna, som bergen vi får på Mars och jorden, men det har uppenbarligen varit mycket vulkanisk aktivitet på Merkurius. Kvicksilver var en mycket aktiv planet vid någon tidpunkt.

Varje planet är väldigt annorlunda, de har alla en mycket mer intressant historia än vi någonsin föreställt oss. Så att förutse att Merkurius kommer att vara så här eftersom det ser ut så här, ja, det vet vi som är fel eftersom det alltid kommer att vara annorlunda. Jag har haft turen att leva genom att se den första riktigt bra blicken på dessa planeter, och jag förutspår att det finns så mycket mer vi fortfarande kan lära av dem. Det borde ge oss en anledning att gå till dessa objekt, för vi lär oss nya saker. Det utvidgas också till exoplanet nu också.

Jim Green: Kvicksilver är en liten markkropp, den är mindre än Mars och man kan förvänta sig att det antagligen är en av de mer folklorösa [typerna] exoplaneten.

Tro Vilas: Vad som är väldigt intressant är det [stora] antalet exoplaneter som ligger närmare sin värdstjärna än Mercury är till vår Sun.Vi tror fortfarande att Mercury inte bildades i sin nuvarande position och har sedan dess flyttat in mot solen. Så vi har det här scenariot där vi ser dessa stora planeter, mycket heta Jupiter-stora planeter som kretsar runt nära sina stjärnor. Varför ser vi detta och spelar det också tillbaka i den enorma mängd mångfald som vi ser i planetsystem, inte bara i vårt eget solsystem men i andra planetarsystem? Vi lär oss så mycket om det nu.

Jim Green: Det kan låta galet, men eftersom kvicksilverens kärna är så stor, jämförbar med kanske jordens kärna, är det nästan som om Kvikchury var kärnan på en större planet.

Tro Vilas: Det är en tanke som har funnits länge. Det är verkligen en bra, livskraftig tanke. Det verkar som att det kunde ha varit en kärna från en större planet, att det vi ser i vägen för "skorpan" runt Mercury nu är faktiskt bara det skikt som var ovanför kärnan när planetens yta av någon anledning avlägsnades bort från resten av planeten, vilket kan ha hänt i det mycket tidiga solsystemet när vi förväntar oss att det fanns en enorm, våldsam migrering av föremål genom hela solsystemet. Saker bildade inte bara lyckligt på ett ställe. De bildades på andra ställen, och sedan blev solen och Jupiter och Saturnus upptagen och sparkade allting [och] och planeter slog andra planeter, fragmenterade saker, asteroider slog saker och Mercury kan väl ha slagit en annan planet som bildades någon annanstans i Solsystemet, och dess kärna kan ha blivit sparkad i Mercurys nuvarande läge. Men jag tror inte att vi helt har svaret än.

Jim Green: Konceptet att det fanns konsekvenser under planetmigrationerna har lett oss att tänka på små kroppar och en uppsättning små kroppar som vi är ganska intresserade av att hitta kallas Vulcans. Vad vet vi för närvarande om dem?

Tro Vilas: Att vi ännu inte har hittat något. Vi har inte hittat några Vulcans.

Jim Green: Så, vad är de?

Tro Vilas: Vulkaner är asteroider som föreslås vara mellan kvicksilver och solen. Hittills har vi letat efter dem med alla olika olika och kreativa metoder, och vi har inte hittat dem, inte med MESSENGER, inte med grundbaserat arbete, inte med rymdbaserat arbete. Vi har sett massor av föremål mellan Venus och Earth, och Earth och Mars, och så är det givetvis den mycket stora koncentrationen av asteroider mellan Mars och Jupiter. Men vi ser ingenting mellan kvicksilver och solen. Vi ser kometer komma igenom och krascha in i solen, men vi har inte sett några asteroider i det området. [Inside Planet Mercury (Infographic)]

Jim Green: Vi måste också tänka på vårt solsystem som en tidpunkt. Som du påpekar har det varit en hel del utveckling. Så när vi tittar på andra planetära system, är de på en annan tidpunkt i sin utveckling. Vi är fortfarande i ett utvecklande solsystem.

Tro Vilas: [Solsystemet] är inte ett dödsystem av en lång skott. Min reaktion på vad du säger är blandad eftersom många andra system vi ser med exoplaneter runt andra stjärnor, många av dem är solliknande stjärnor, och i sista hand söker vi efter livet, låt oss möta det . Vi letar efter det liv vi känner till, och så letar vi efter de typer av objekt som [skulle stödja det] när vi letar efter livet när vi förstår det, vilket är kolbaserat. Kepler tittade på en grupp av solliknande stjärnor. Våra markbaserade observationer ser på solliknande stjärnor, liksom de kallare stjärnorna och ibland är jag säker på att även de hetaste. Vi ser diskar av damm runt andra stjärnor, vilket är vad vi förväntade oss att se och är vad vi tycker att vårt solsystem började som. Nu börjar vi se några diskar som har luckor där planeter har bildats. Det är verkligen fantastiskt vad vi ser, [som är] alla slags variationer och olika typer av planeter, vi ser planeter vid olika stunder i formationen, saker som jag aldrig trodde att jag skulle se under min livstid.

Jim Green: Du har lett ett spännande vetenskapligt liv. Vad var "gravitationstjänsten" som fick dig intresserad av planetvetenskap?

Tro Vilas: När jag var i andra klassen gav någon mig en kopia av en bok som heter Den Golden Book of Astronomy. Vid denna tidpunkt hade varken vi eller Sovjetunionen några astronauter i rymden. Men jag tittade på den här boken och sa att jag vill arbeta med detta. Jag vill arbeta med dessa planeter. Jag vill arbeta med dessa astronomiska saker. Jag vill arbeta på galaxer. Jag ville vara med i rymdprogrammet. Jag ville vara en del av vår undersökning, jag ville vara en del av mänskligheten och gå in i rymden och titta på dessa planeter som jag brukade fantasera om att studera. Det är verkligen vad jag fick igång med det här. Från och med den tiden, blandat med några andra saker som jag valde att regelbundet fortsätta när jag växte upp, kom jag alltid tillbaka till att vilja vara en astronom, för att jag ville studera dessa objekt. Så när jag kom till gymnasiet och sedan på college så var det jag gjorde. Men min gravitation hjälp var i andra klassen. Det var Den Golden Book of Astronomy.