Merkurius (symbol: ☿) är den innersta och minsta planeten i solsystemet, med en omloppstid runt solen på ungefär 88 dygn. På grund av sin närhet till solen är den svår att observera från jorden och kan bara ses i gryningen eller skymningen för blotta ögat eller med en fältkikare. Merkurius har ändå en observationshistoria på åtminstone 3 400 år, eftersom den finns dokumenterad i MUL.APIN, det babyloniska verk som behandlar babylonisk astronomi och astrologi.
Man vet relativt lite om Merkurius. Mycket av informationen om planeten samlades in av den första rymdsonden som varit i närheten, Mariner 10 (1974–1976). Den 14 januari 2008 passerade dock den betydligt mer avancerade sonden MESSENGER planeten. Ytterligare två passager har gjorts av sonden.
Ytan är ganska lik månens då den har relativt många kratrar. Merkurius har i princip ingen atmosfär, och yttemperaturen varierar mellan grader Celsius i botten av kratrarna vid polerna och grader Celsius på de varmaste ställena på solsidan. Planeten saknar, liksom Venus, naturliga satelliter (månar).
Planetens namn kommer från romarna, som namngav den efter den romerske guden Mercurius. Den astronomiska symbolen för Merkurius är en stiliserad kaducé.
Fysiska egenskaper miniatyr|vänster|Storleksjämförelse mellan de inre planeterna (Merkurius, Venus, jorden och Mars). Merkurius är en av de fyra stenplaneterna, vilket innebär att den likt jorden har en fast yta i form av en skorpa av sten. Den är den minsta av stenplaneterna, med en diameter på 4 879 kilometer vid ekvatorn, vilket är ungefär två femtedelar av jordens. Merkurius består av uppskattningsvis sjuttio procent metalliska ämnen och trettio procent silikater. Planetens densitet är den näst högsta i solsystemet med 5,43 gram per kubikcentimeter, endast något mindre än jordens 5,515 g/cm3. Merkurius okomprimerade densitet beräknas till 5,3 g/cm3 jämfört med jordens 4,4 g/cm3. vänster|miniatyr|Merkurius inre: 1) Skorpa, ca 35 km i radie 2) Mantel, 400 km i radie 3) Kärna, ca 2 000 km i radie
Inre struktur Merkurius inre struktur består av en kärna med en radie på cirka 2 000 kilometer, en mantel på ca 400 km i radie och en skorpa som genomsnitt är 35 km tjock.
Kärnan Merkurius kärna är mycket rik på järn och kan delas in i en fast inre kärna och en flytande yttre kärna. Den inre kärnan har en radie mellan 1 000 och 1 500 km och består huvudsakligen av fast järn, medan den yttre kärnan består av en flytande, konvekterande järnsulfidmassa. Den yttre delen av kärnan ger bland annat upphov till Merkurius magnetfält.
Kärnan upptar ungefär 58 procent av Merkurius volym, att jämföra med jordens kärna som endast upptar ungefär 16 procent av planetens volym.
Mantel och skorpa Den stora järnrika kärnan lämnar endast omkring 410 km kvar för de yttre strukturerna av Merkurius, varav skorpan har beräknats vara cirka 20–50 km tjock, vilket ungefär motsvarar tjockleken på jordens kontinentalskorpor. En mycket utmärkande detalj för Merkurius yta är det stora antalet kammar, som i vissa fall sträcker sig över flera hundra kilometer. Man tror att de bildades när Merkurius kärna och mantel svalnade och krympte efter det att skalet hade stelnat.Schenk P., Melosh H.J. (1994), Lobate Thrust Scarps and the Thickness of Mercury's Lithosphere, Abstracts of the 25th Lunar and Planetary Science Conference, 1994LPI....25.1203S
Yta miniatyr|Animation gjord av bilder från MESSENGER och färglagd för att förstärka skillnader i ytans kemiska, mineralogiska och fysiska struktur. Merkurius yta är mycket lik jordens måne, med stora mängder kratrar från kollisioner med meteoroider och kometer. Mellan kratrarna finns relativt platta områden med betydligt färre kratrar och beskrivs som interkraterslätter. Slätterna mellan kratrar påminner om liknande områden på månen, men är mycket vanligare på Merkurius. Det finns även områden som kallas "släta slätter", vilka framför allt förekommer runt Caloris, en enorm nedslagskrater på Merkurius.
Nedslagskratrar Under och tidigt efter Merkurius bildande blev den bombarderad av kometer och asteroider över en period som tog slut för ungefär 3,8 miljarder år sedan. Under denna period av intensivt kraterbildande tog planeten emot kollisioner över hela sin yta, vilket underlättades av avsaknaden av en betydande atmosfär. Under denna tid var planeten vulkaniskt aktiv och slätter som Caloris-bassängen fylldes av magma från planetens inre, vilket producerade jämna slätter liknande månhaven.
Kratrar på Merkurius varierar mellan några få meter till hundratals kilometer i diameter. Den största kända kratern är den enorma Caloris-bassängen med en diameter på 1 300 kilometer. Det nedslag som skapade Calorisbassängen var så kraftfull att den orsakade lavautbrott och över 2 kilometer höga koncentriska ringar kring kratern. Vid Calorisbassängens motpol finns ett stort område ovanlig, kullig terräng känd som den bisarra terrängen. En hypotes om skapandet av detta underliga geologiska område är att chockvågor genererades under nedslaget och färdades runt planeten, och när de möttes vid nedslagets motpol kolliderade de och skapade denna säregna terräng.Schultz P.H., Gault D.E. (1975), Seismic effects from major basin formations on the moon and Mercury, The Moon, vol. 12, februari 1975, sidorna 159–177
Eftersom Merkurius ytgravitation är mer än dubbelt så stor som månens så förekommer sekundära kratrar betydligt oftare på planeten. Sekundära kratrar är sådana som har bildats av material som slagits loss från ytan vid en första kollision av till exempel en asteroid.
miniatyr|Calorisbassängen, en av de största nedslagskratrarna i solsystemet.
Slätter och veck Slätterna på Merkurius kan delas in i två skilda grupper:
de yngre slätterna med få kratrar de äldre slätterna med många kratrar
På planetens yta finns även ett ovanligt stort antal veckningar som korsar varandra på slätterna. Man tror att när planetens inre svalnade drog den ihop sig och att ytan sedan började deformeras. De veckningar man kan se på andra objekt, som på kratrar och jämna slätter, indikerar att de är yngre.Dzurisin D. (1978), The tectonic and volcanic history of Mercury as inferred from studies of scarps, ridges, troughs, and other lineaments, Journal of Geophysical Research, v. 83, sidorna 4883–4906 Merkurius yta visar också spår av betydande tidvattenkrafter som orsakats av solen. Tidvattenskrafterna är omkring 17 procent starkare än de månen skapar på jorden.Van Hoolst, T., Jacobs, C. (2003), Mercury's tides and interior structure, Journal of Geophysical Research, v. 108, sidan 7.
Rymdväder, temperatur Likt månen drabbas Merkurius yta antagligen av de återkommande effekterna av rymdväder. Solvind och mikrometeoritnedslag kan förmörka albedon och förändra reflektiva områden på ytan.
Den genomsnittliga yttemperaturen på Merkurius är 452 Kelvin (179 grader Celsius), men varierar mellan 90 Kelvin (minus 183,2 grader Celsius) och 700 Kelvin (427 grader Celsius). De stora variationerna beror på avsaknaden av en atmosfär. Solljuset på Merkurius yta är 5,5 gånger så starkt som på jorden, med ett strålningsvärde på 9,13 kilowatt per kvadratmeter.
Möjligheter till is Trots de allmänt höga temperaturerna på dess yta antyder observationer i hög grad att is existerar på Merkurius. Bottnarna i djupa kratrar nära polerna blir aldrig utsatta för direkt solljus och temperaturen ligger under den globala medeltemperaturen. Is reflekterar radar tydligt, och fläckar med mycket hög radarreflektivitet nära polerna har observerats.Slade M.A., Butler B.J., Muhleman D.O. (1992), Mercury radar imaging - Evidence for polar ice, Science, v. 258, sidorna 635–640. Trots att is inte behöver vara den enda möjliga orsaken till de reflektiva områdena tror astronomer att det är den mest troliga förklaringen.
Man tror att de isiga regionerna är täckta till ett djup av några få meter och innehåller endast ungefär 1014–1015 kilogram is. Som jämförelse väger istäcket på Antarktis omkring 4 · 1018 kilogram, och Mars södra polkalott innehåller omkring 1016 kilogram vatten. Man vet ännu inte hur isen kom till Merkurius, men sannolikt härstammar den från kollisioner med kometer.Rawlins K., Moses J.I., Zahnle K.J. (1995), Exogenic Sources of Water for Mercury's Polar Ice, DPS, v. 27, sidan 2112
Namnsättning Kratrar och andra egenskaper på Merkurius yta har fått namn efter berömda konstnärer, musiker och författare. De ytstrukturer som finns har fått följande namn: Albedo-objekt – områden med påfallande skillnad i reflektivitet Dorsa – bergskammar (se Lista över geologiska strukturer på Merkurius) Montes – berg (se Lista över geologiska strukturer på Merkurius) Planitiae – slätter (se Lista över geologiska strukturer på Merkurius) Rupes – sprickor (se Lista över geologiska strukturer på Merkurius) Valles – dalar (se Lista över geologiska strukturer på Merkurius)
Atmosfär Merkurius gravitation är för liten för att planeten skulle kunna behålla någon betydande atmosfär över en längre tidsperiod; den har en tunn atmosfär bestående av syre, natrium, väte, helium och kalium. Atmosfären är inte stabil, vilket innebär att atomer kontinuerligt försvinner och ersätts av nya från ett flertal olika källor. Väte och helium kommer troligtvis från solvinden och diffunderar in i Merkurius magnetosfär. Nedbrytning av radioaktiva ämnen är en annan källa till helium samt till natrium och kalium. Troligen finns det även vattenånga som förts till Merkurius med kometer.Hunten D.M., Shemansky D.E., Morgan T.H. (1988), The Mercury atmosphere, In: Mercury (A89-43751 19-91). University of Arizona Press, sidorna 562–612
Magnetfält Trots sin långsamma rotation har Merkurius ett relativt starkt magnetfält med en styrka på planetens yta som är en procent av jordens magnetfält. Observationer från Mariner 10 och Messenger har bekräftat att magnetfältet är svagt, samt att det domineras av dipoler, att strukturen i stort sett är axisymmetrisk och att den magnetiska ekvatorn ligger strax norr om den geografiska ekvatorn.
Det är möjligt att detta magnetfält bildas på ungefär samma sätt som jordens, genom en dynamo i form av en cirkulerande flytande kärna. Forskare är dock osäkra på om Merkurius kärna fortfarande är flytande,Spohn, T., Breuer, D. (2005), Core Composition and the Magnetic Field of Mercury, American Geophysical Union, Spring Meeting 2005 även om senare uppgifter alltmer stödjer teorin att kärnan åtminstone är delvis flytande.J. L. Margot, S. J. Peale, R. F. Jurgens, M. A. Slade, I. V. Holin (2007), Large Longitude Libration of Mercury Reveals a Molten Core, Science 316 5825, sidorna 710–714 Detta kan bero på tidvatteneffekterna under perioder av hög excentricitet. Det är också möjligt att Merkurius magnetfält är en kvarlämning av en tidigare generatoreffekt som nu upphört.
Merkurius magnetfält är starkt nog att skärma av solvinden runt planeten och bilda en magnetosfär som solvinden inte kan tränga genom.
Sammansättning Merkurius höga densitet kan användas för att dra slutsatser om dess inre struktur. Medan jordens höga densitet till stor del orsakas av den kompression som den stora tyngden av jordens massa orsakar på dess inre regioner så är Merkurius mycket mindre och inte alls lika komprimerad. Därmed kan slutsatsen dras att kärnan måste vara mycket stor i förhållande till planetens storlek och rik på järn.