Na Ziemi znamy wiele rojów meteorów wywoływanych przez meteoroidy związane z orbitami komet. Przykładowo rój Perseidów ma związek z kometą Swift-Tuttle. Ciała takie jak Merkury nie mają praktycznie atmosfery, ale wiadomo, że są otoczone obłokiem cząstek wybijanych z powierzchni lub przenoszonych przez wiatr słoneczny. Taka śladowa atmosfera potrafi zachowywać się w bardzo złożony sposób.

Amerykańska sonda automatyczna MErcury Surface Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging (MESSENGER) zmierzyła zmiany w ilości niektórych pierwiastków w śladowej atmosferze Merkurego. Okazało się, że zachodzą zmiany, które powtarzają się każdego merkuriańskiego roku.

Zmiany dotyczą w szczególności wapnia. Badacze wskazali, że zarówno obserwowane ilości tego pierwiastka, jak i schemat zmienności można wytłumaczyć materią wyrzucaną z powierzchni planety na skutek uderzeń. Ale nadal był problem: maksimum emisji wapnia było obserwowane tuż po tym jak Merkury przechodził przez peryhelium (punkt swojej orbity najbliższy względem Słońca), natomiast według modelu uwzględniającego pył międzyplanetarny znajdujący się w Układzie Słonecznym, powinno to następować tuż przed przejściem przez peryhelium.

Okazało się, że wyjaśnieniem tej różnicy jest rój meteoroidów związany z kometą Enckego, odkrytą w XVIII wieku i nazwaną od nazwiska niemieckiego matematyka, który jako pierwszy obliczył jej orbitę. Kometa ta ma okres orbitalny 3,3 roku i zbliża się do Słońca na odległość około 50 kilometrów. Jej orbita i wyrzucane ilości cząstek pyłu są na tyle stabilne, że przez tysiąclecia powstał gęsty strumień pyłu.

Rosemary Killen z Goddard Space Flight Center w Greenbelt w Marylan (USA) i Joe Hahn ze Space Science Institute w Austin w Teksasie (USA) zaproponowali następujące wyjaśnienie: pył związany z kometą Enckego wybija z powierzchni planety większe ilości wapnia, co by tłumaczyło obserwowane maksimum. Jednak zgodność czasowa nie jest idealna – orbita kometa Enckego znajduje się najbliżej orbity Merkurego około tydzień po maksimum emisji wapnia. Ale być może strumień cząstek pyłu nieco oddalił się od orbity samej komety?

Inny naukowiec, Apostolos Christou z Armagh Observatory w Irlandii Północnej, obliczył orbitę komety na tysiące lat wstecz i przeprowadził symulacje dla ziaren pyłu rozciągających się wzdłuż jej orbity. Uwzględnił skutki oddziaływania pomiędzy światłem słonecznym, a ziarnami pyłu, czyli efekt Poyntinga-Robertsona, który w bardzo długich okresach czasu może mieć wpływ na orbity cząstek pyłu. Okazało się, że orbita strumienia cząstek pyłu w symulacjach przesunęła się w kierunku punktu zgodnego z obserwowanym maksimum emisji wapnia.

Na dodatek obliczenia wskazały, że przesunięcie orbity zależy od rozmiarów ziaren pyłu – im mniejsze, tym efekt jest większy. Zgodność z obserwacjami można uzyskać dla ziaren pyłu o wielkości rzędu milimetra, wyrzuconych z komety od 10000 do 20000 lat temu. Jest to zgodne z aktualną wiedzą na temat ziaren kometarnego pyłu: ziarna pyłu tej wielkości codziennie wpadają w ziemską atmosferę i widzimy je jako meteory. Model jest też zgodny z niezależnymi oszacowaniami wieku strumienia meteoroidów związanego z kometą Enckego. (PAP)

cza/ agt/