Av Johan Warell
Merkurius är den innersta av solsystemets huvudplaneter. Dess läge nära solen innebär att den sannolikt bildats under extrema förhållanden, olika de för alla andra kända kroppar i solsystemet. De unika egenskaper Merkurius utvecklat bär på ovärderlig information om hur planeten bildats och formats geologiskt, och hur den tidiga solnebulosan var beskaffad.
Mycket är okänt om planeten Merkurius idag och många av dess egenskaper är svåra att förklara. Detta gör planeten till ett tacksamt studieobjekt både observationellt och teoretiskt. Den huvudsakliga information vi har kommer från den amerikanska rymdsonden Mariner 10’s snabba förbiflygningar under mitten av 1970-talet, som samlade data om knappt hälften av dess yta. Samtidigt som denna mission besvarade många fundamentala frågor öppnade den desto fler som astronomer och geologer därefter sökt besvara med jordbaserade observationsmetoder.
Merkurius storlek är mellan månens och Mars’ men dess inre rymmer mer järn och tunga grundämnen än dessa, mer än vad som kan förklaras med dagens modeller för solnebulosan. Samtidigt är dess yta nästan helt järnfri och består troligen nästan uteslutande av bergarter med lätta fältspat- och järnfattiga pyroxenmineraler. Dess yta är mycket gammal och huvudsakligen täckt med kratrar, men även något yngre lavaliknande slätter förekommer. Samtidigt som den är solsystemets hetaste planet på ekvatorn döljer dess iskalla polarkratrar ett lättflyktigt material, troligen vattenis, uppblandat med ytans pulvriserade bergarter. Dessa egenskaper kan möjligen förklaras om dagens Merkurius vore ”född” vid två tillfällen, dels som en konsekvens av de initiala processerna i solnebulosan, dels senare som ett resultat av en global kataklysm då en stor protoplanet slog ned och kastade bort dess yttre mantel under den avslutande delen av materialansamlingsfasen.
Merkurius har ett väl utvecklat bipolärt magnetfält, och är därmed den enda ytterligare jordlika planet med denna egenskap. Enligt teorierna är den dock av allt för ringa storlek för att upprätthålla ett magnetfält av detta slag, eftersom dess interna förråd av värme bör ha strålats ut i rymden och därmed lämnat efter ett geologiskt fruset inre. Nya observationer indikerar dock otvetydigt att ett lager med flytande magma måste förekomma under den tunna manteln vilket innebär att magnetfältet kan genereras av en dynamoeffekt på samma sätt som jordens. Till skillnad från de övriga jordliknande planeterna tror man att ytmaterialen måste vara ovanligt termiskt isolerande för att förhindra effektiv värmeledning från dess inre, och att skorpan tidigt måste ha slutit sig till en enstaka planetomslutande kontinent för att förhindra värmeförluster till rymden genom utbredd vulkanisk aktivitet.
I min forskning har jag utfört jordbaserade fjärranalysobservationer av Merkurius i det optiska och infraröda våglängdsområdet för att studera ytans sammansättning, ljusspridningsegenskaper och mikrostruktur. Studierna har gjorts med det svenska solteleskopet och det nordiska optiska teleskopet på La Palma och med NASA:s infraröda teleskop på Hawaii och har analyserats genom komparativ petrologi med månen och med spektrala ljusspridningsmodeller. Kännedom om specifika mineraler och deras halter i skorpan ger möjlighet att förbättra modeller för planetens inre struktur och sammansättning och därmed möjlighet att förklara existensen av exempelvis det inre magnetfältsgenererande magmaskiktet. Det ger också möjlighet att bestämma de dominerande bergarterna och deras kemi och jämföra med materialegenskaper erhållna från radarobservationer. Vidare ger högupplöst avbildning helt ny kunskap om omfattningen och arten av de geologiska områden som finns på Merkurius dåligt kända hemisfär, som inte studerades av Mariner 10. Dessa studier har visat att hela Merkurius yta består av mycket gammal, glasrik och finpulvriserad regolit med en mycket järnfattig sammansättning som är unik bland solsystemets kroppar och mycket olik månen, Merkurius mest snarlika granne i vårt solsystem.
Som deltagande forskare på flera av instrumenten på den kommande europeisk-japanska rymdsonden BepiColombo är min förhoppning att bemöta många av dagens obesvarade frågor då de utför kvalificerade observationer i omloppsbana runt Merkurius omkring år 2015. Kanske kan BepiColombo berätta varför planeten ser ut som den gör idag, hur de inre delarna av solnebulosan var beskaffade och hur planetbildningsprocessen förlöpte, och hur lik dess geologiska utveckling har varit jordens och de andra jordlika planeternas.
Min forskning finansieras i huvudsak av Rymdstyrelsen och Vetenskapsrådet, tidigare även av Wenner-Gren stiftelserna, Uppsala universitet och Löfbergs stipendium.
Johan Warell's web page