Vrijwel elke planeet in het zonnestelsel heeft manen. De aarde heeft de maan, Mars heeft Phobos en Deimos en Jupiter en Saturnus hebben respectievelijk 67 en 62 officieel genoemde manen. Heck, zelfs de onlangs gedegradeerde dwergplaneet Pluto heeft vijf bevestigde manen - Charon, Nix, Hydra, Kerberos en Styx. En zelfs asteroïden zoals 243 Ida hebben mogelijk satellieten die eromheen draaien (in dit geval Dactyl). Maar hoe zit het met Mercurius?
Als manen zo vaak voorkomen in het zonnestelsel, waarom heeft Mercurius dan geen enkele? Ja, als iemand zou vragen hoeveel satellieten de planeet het dichtst bij onze zon heeft, zou dat het korte antwoord zijn. Maar om er grondiger op te antwoorden, moeten we het proces onderzoeken waardoor andere planeten hun manen hebben verworven en kijken hoe deze van toepassing zijn (of niet van toepassing zijn) op Mercurius.
Om het allemaal op te splitsen, zijn er drie manieren waarop een lichaam een natuurlijke satelliet kan verwerven. Deze oorzaken zijn vastgesteld dankzij tientallen jaren van astronomen en natuurkundigen die de verschillende manen van het zonnestelsel hebben bestudeerd en hun banen en composities hebben leren kennen. Als gevolg hiervan hebben onze wetenschappers een goed idee van waar deze satellieten vandaan kwamen en hoe ze in hun baan rond hun respectievelijke planeten kwamen.
Oorzaken van natuurlijke satellieten:
Ten eerste kan een satelliet (of satellieten) worden gevormd uit een circumplanetaire schijf van materiaal die om een planeet draait - vergelijkbaar met een protoplanetaire schijf rond een ster. In deze scenario's vloeit de schijf geleidelijk samen om grotere lichamen te vormen, die al dan niet massief genoeg kunnen zijn om hydrostatisch evenwicht te ondergaan (d.w.z. bolvormig te worden). Zo wordt aangenomen dat Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus de meerderheid van hun grotere satellieten hebben verworven.
Ten tweede kunnen satellieten worden verkregen wanneer een klein lichaam wordt gevangen door de zwaartekracht van een groter lichaam. Dit wordt verondersteld het geval te zijn met betrekking tot de manen van Phobos en Deimos op Mars, evenals de kleinere, onregelmatige manen van Jupiter, Saturnus, Neptunus en Uranus. Er wordt ook aangenomen dat de grootste maan van Neptunus, Triton, ooit een trans-Neptuniaans object (TNO) was dat uit de Kuipergordel werd uitgestoten en vervolgens werd gevangen door de zwaartekracht van Neptunus.
Ten slotte is er de mogelijkheid dat manen het gevolg zijn van massale botsingen die ervoor zorgden dat een planeet een deel van hun materiaal in de ruimte uitstootte, die vervolgens samenvloeide om een satelliet in een baan om de aarde te vormen. Dit wordt algemeen beschouwd als hoe de maan werd gevormd, toen een object van Mars-formaat (vaak Theia genoemd) er 4,5 miljard jaar geleden tegenaan botste.
Heuvelgebied:
Ook wel bekend als een Roche Sphere, een Hill Sphere is een regio rond een astronomisch lichaam waar het de aantrekkingskracht van satellieten domineert. De buitenrand van dit gebied vormt een oppervlak met nulsnelheid - wat verwijst naar een oppervlak dat een lichaam van bepaalde energie niet kan passeren, omdat het een snelheid op het oppervlak zou hebben. Om een planeet te laten draaien, moet een maan een baan hebben die in de heuvelbol van de planeet ligt.
Met andere woorden, een Hill Sphere benadert de zwaartekracht invloedsfeer van een kleiner lichaam in het licht van verstoringen van een zwaarder lichaam (d.w.z. de moederster). Dus wanneer het om objecten in het zonnestelsel gaat, zal alles binnen de Heuvelbol van een planeet aan die planeet gebonden zijn, terwijl alles daarbuiten aan de zon gebonden zal zijn.
Een perfect voorbeeld hiervan is de aarde, die in staat is om de maan in zijn baan te houden, in het licht van de overweldigende zwaartekracht van de zon, omdat deze in een baan om de aarde rond de heuvelbol draait. Helaas heeft Mercurius daarom geen eigen manen. Het is categorisch niet in staat om er een te vormen, te vangen of te verwerven uit materiaal dat in een baan om de aarde is uitgestoten. En hier is waarom:
Mercury's grootte en baan:
Gezien de kleine afmetingen van Mercurius (de kleinste planeet in het zonnestelsel) en de nabijheid van de zon, is de zwaartekracht te zwak (en het is de heuvelbol te klein) om een natuurlijke satelliet te behouden. Kortom, als een groot object vandaag Mercurius zou naderen, tot het punt dat het daadwerkelijk zijn heuvelbol binnenging, zou het waarschijnlijk in plaats daarvan worden weggerukt door de zwaartekracht van de zon.
Een andere manier waarop Mercurius geen maan had kunnen verwerven, heeft te maken met de schaarste aan materiaal in zijn baan. Dit kan te wijten zijn aan zonnewinden en de condensatiestralen van lichtere materialen, waarbij sporenstoffen zoals waterstof en methaan tijdens de vorming van Mercurius in gasvorm dichter bij de zon bleven en vandaar werden weggevaagd. Hierdoor bleven alleen elementen zoals ijzer en nikkel in vaste vorm over, die vervolgens samensmolten tot Mercurius en de andere terrestrische planeten.
Begin jaren zeventig dachten astronomen enige tijd dat de Mercurius misschien een maan had. Instrumenten aan boord van NASA's Zeeman 10 ruimtevaartuigen ontdekten grote hoeveelheden ultraviolette straling in de buurt van Mercurius waarvan astronomen dachten dat ze daar niet thuishoorden. Daarom theoretiseerden sommigen dat deze straling afkomstig was van een nabijgelegen maan. Helaas verdween de straling de volgende dag en later werd ontdekt dat de bron eigenlijk een verre ster was.
Helaas lijken planeten die te dicht bij de zon staan, zoals Mercurius en Venus, voorbestemd om zonder natuurlijke satellieten te zijn. Het is dan maar goed dat wij aardbewoners het geluk hadden te leven in een wereld die ver genoeg van de zon verwijderd is en een groot genoeg heuvelbol heeft om een satelliet te houden. We hebben ook het geluk dat de enorme botsing die onze Maan veroorzaakte zo lang geleden plaatsvond!
We hebben voor Space Magazine verschillende artikelen geschreven over Mercury. Hier is een artikel over de zwaartekracht op Mercurius en hier zijn enkele feiten over Mercurius. En hier is een artikel dat de vraag beantwoordt hoeveel manen zijn er in het zonnestelsel?
Als je meer informatie wilt over Mercury, bekijk dan NASA's zonnestelselverkenningsgids en hier is een link naar NASA's MESSENGER Misson Page.
We hebben ook een aflevering van Astronomy Cast opgenomen over Mercurius. Luister hier, aflevering 49: Mercury.
