Känd sedan antiken, Kvicksilver har ännu inte lämnat alla sina hemligheter. Det internationella uppdraget BepiColombo, planeras att lanseras under de kommande dagarna, kommer att studera planetens yta och jämföra dess magnetfält med jordens.

Förutom jorden, Kvicksilver är den enda markplaneten med ett eget magnetfält, och ändå har det bara besökts av två rymduppdrag hittills. Detta är verkligen ingen lätt uppgift:eftersom det är så nära solen, en rymdfarkost som missar Swift Planet:s svaga gravitationella fält kommer oundvikligen att störta mot solytan, uppvärmd till en eldig 5, 500 ° C.

De europeiska och japanska rymdorganisationerna, ESA och JAXA, har därför arbetat i nära samarbete för att säkerställa BepiColombos framgång. Uppdraget, som består av två banor, är planerad att starta från Kourou, Franska Guyana, natten den 19-20 oktober ombord på en Ariane 5-raket. Efter en sjuårig resa och två flybys av Venus för att dra nytta av en tyngdkraftshjälp, den kommer då att undersöka Merkurius yta, atmosfär, och magnetosfären i två år, fram till 2027.

Från Mariner till Bepi

På 1970 -talet, under ett uppdrag som främst fokuserade på Venus, den amerikanska rymdfarkosten Mariner 10 genomförde tre flybys av Merkurius. En av forskarna var professor vid University of Padua, Italien, kallade Giuseppe "Bepi" Colombo. Det nya rymdfarkosten, det allra första samarbetet mellan ESA och JAXA, var uppkallad efter honom.

Under de korta flybysna, Mariner 10 kunde kartlägga hälften av kvicksilver och upptäcka dess magnetfält. Även om den är mycket svagare än jordens, det visar att kärnan på planeten fortfarande är aktiv. Mariner 10 bekräftade också förekomsten av en exosfär, en extremt tuff atmosfär som sträcker sig till mycket höga höjder.

Många år senare, NASA lanserade rymdfarkosten MESSENGER. Placerad i en bana runt Merkurius i mars 2011, det kraschade på ytan i april 2015 när det tog slut på bränsle. Det bekräftade Mariner 10:s observationer och genomförde ytterligare kartläggning och undersökningar av ytan. Särskilt, MESSENGER upptäckte bevis inte bara på vulkanisk aktivitet och platttektonik, men också av vattenis:på grund av Merkurius extremt lilla axiella lutning, inget direkt solljus når någonsin botten av slagkratrar vid polerna.

"Även om MESSENGER bar en magnetometer och utrustning för att mäta joner och energiska partiklar, rymdfarkostens främsta uppdrag var att undersöka planeten, dess tunna atmosfär och dess yta, "förklarar Dominique Delcourt, CNRS seniorforskare och chef för LPC2E, ansvarig för jonmasspektrometern ombord på BepiColombos japanskdesignade orbiter, MMO. "I närvaro av ett inneboende magnetfält, ett magnetiskt hålrum bildas i rymden. Detta kallas magnetosfären, där många partikeltransport- och accelerationsprocesser äger rum. "

Ett uppdrag, Två orbiter

BepiColombo -uppdraget består av två banor som bär en vetenskaplig nyttolast på nästan 100 kilo. Den första, MPO (Bepi), kommer att ägna sig åt att helt kartlägga planeten och studera dess yta, intern struktur, och exosfären, medan den andra, MMO (bytt namn till Mio), kommer att studera dess magnetiska miljö. Väl på sin destination, Mio släpps först, följt av Bepi, som kommer att placeras i den lägsta omlopp som någonsin uppnåtts kring Merkurius.

Delcourt är positiv:"Detta bredare utbud av instrument gör att vi inte bara kan göra nya upptäckter, men också granska MESSENGERs data. Genom att kombinera observationer från båda banor, vi kommer också att kunna utföra vad du kan kalla stereoskopiska mätningar, något som tidigare var omöjligt. "

MMO -orbitern kommer att slutföra en rotation på bara fyra sekunder, gör det möjligt för dess instrument att peka i alla riktningar i rymden på jakt efter neutrala eller joniserade partiklar och elektromagnetiska vågor. Med en högre upplösning än MESSENGER -instrumentet, MSA -jonspektrometern, utvecklat vid LPP [6] i samarbete med japanska och tyska team, kan skilja mellan tunga atomer endast en atomenhet från varandra, såsom kalium och kalcium.

"Dessa mätningar gör att vi kan karakterisera utkastat planetmaterial, "säger Delcourt." Som ett resultat av meteoritbombardering och solvinden, materia matas ut från ytan av kvicksilver. Det kan sedan joniseras av solens ultravioletta strålning, och transporterades och accelererade runt planeten. "Genom att studera dessa joner, det blir möjligt att analysera ytans sammansättning utan att behöva landa på den.

Ett modellmagnetfält

Kvicksilverens magnetfält är också en intressant generisk modell. Att observera en magnetosfär som är mindre än vår bör förbättra vår förståelse av beteendet hos både neutral och joniserad materia i rymden. På så kort avstånd från solen, solvindens densitet innebär att den har en större inverkan på planeten. En annan intressant faktor är att Merkurius mycket elliptiska bana orsakar betydande cykliska variationer i denna exponering. Som ett resultat, BepiColombos olika vetenskapliga instrument kommer sannolikt att hållas extremt upptagna. Sex av dem utformades med deltagande av åtta CNRS -laboratorier, inklusive LPC2E, IAS, IPGP, forskningsinstitutet i astrofysik och planetologi (IRAP), lammet, LATMOS, LESIA och LPP.

På LATMOS, Éric Quemerais är ledande forskare för PHEBUS. Denna ultravioletta spektrometer skannar frekvenser från 50 till 320 nanometer, samt några rader som används för att detektera kalcium och kalium.

Analysera Merkurius yta

"Vi täcker ett bredare spektralområde som inkluderar element som var osynliga för MESSENGER, såsom helium, svavel, joniserat kalcium, dihydrogen, etc., "Quemerais förklarar." Tack vare ett bättre signal-brusförhållande, Vi har också en förbättrad detektionsgräns. "Och medan den amerikanska spektrometern var i linje med sin sond, PHEBUS har en oberoende pekmekanism. Detta gör att den kan välja sin riktning och ger bättre rumslig och tidsmässig täckning i omloppsbana. "Exosfären ger en uppfattning om sammansättningen av Merkurius yta och dess yttersta lager, "Quemerais lägger till." Till exempel, vi vet att vi kommer att upptäcka kalcium och natrium, men vi förväntar oss också att hitta magnesium, kalium, och syre, vars närvaro ännu inte systematiskt har bekräftats. "

En annan fördel med ultraviolett ljus är att det reflekterar is på ett annat sätt, vilket innebär att PHEBUS kommer att kunna upptäcka eventuell vattenis. "Denna teknik har redan använts på månen, "säger Quemerais." Vi kommer att använda dessa förändringar i mängden reflekterat ljus för att kartlägga Merkurius två poler. "På grund av dess specifika bana, utvald så att den kunde undersöka nordpolen, MESSENGER kunde bara kartlägga halva planeten.

BepiColombo lovar således att förse det vetenskapliga samfundet med en mängd nya data. I juni 2020 i Orléans (centrala Frankrike), Delcourt kommer att organisera nästa viktiga konferens tillägnad Swift Planet. "Självklart, BepiColombo har inte nått sin destination då, men vi kommer ändå att kunna använda MESSENGERs data, "förklarar han. Utan tvekan kommer forskarna vid den tiden att ha sikte på Venus, som Bepi Colombo kommer att svänga förbi, drev på väg till Merkurius, dess slutdestination.