Структурный рисунок коры Меркурия определяется в значительной мере, как и у Луны, крупными ударными кратерами, вокруг которых развиты системы радиально-концентрических разломов, расчленяющих кору Меркурия на блоки. У крупнейших кратеров имеется не один, а два кольцевых концентрических вала, что также напоминает лунную структуру. На заснятой половине планеты выявлено 36 таких кратеров.
Несмотря на общее сходство меркурианского и лунного ландшафтов, на Меркурии обнаружены совершенно уникальные геологические структуры, не наблюдавшиеся до этого ни на одном из планетных тел. Они были названы лопастевидными уступами, поскольку для их очертаний на карте типичны округлые выступы – «лопасти» поперечником до нескольких десятков километров. Высота уступов от 0,5 до 3 км, по протяженности же крупнейшие из них достигают 500 км. Уступы эти довольно крутые, но в отличие от лунных тектонических уступов, имеющих резко выраженный перегиб склона вниз, меркурианские лопастевидные имеют в своей верхней части сглаженную линию перегиба поверхности.
Расположены эти уступы в древних материковых районах планеты. Все их особенности дают основание считать их поверхностным выражением сжатия верхних слоев коры планеты.
Расчеты же величины сжатия, выполненные по измеренным параметрам всех уступов на заснятой половине Меркурия, указывают на сокращение площади коры на 100 тыс. км2 , что соответствует уменьшению радиуса планеты на 1—2 км. Такое его уменьшение могло быть вызвано остыванием и затвердеванием недр планеты, в частности ее ядра, продолжавшимися и после того, как поверхность уже стала твердой.
Расчеты показали, что железное ядро должно иметь массу 0,6—0,7 массы Меркурия (для Земли эта же величина равна 0,36). Если же все железо сконцентрировано в меркурианском ядре, то его радиус составит 3/4 радиуса планеты. Таким образом, если радиус ядра равен примерно 1 800 км, то получается, что внутри Меркурия – гигантский железный шар величиной с Луну. На долю двух внешних каменных оболочек – мантии и коры – приходится лишь около 800 км. Такое внутреннее строение очень похоже на строение Земли, хотя размеры оболочек Меркурия определены лишь в самых общих чертах: неизвестна даже толщина коры, предполагается, что она может составлять 50—100 км, тогда на мантию остается слой толщиной около 700 км. На Земле же мантия занимает преобладающую часть радиуса.
Детали рельефа. Гигантский уступ Дискавери протяженностью 350 км пересекает два кратера диаметром 35 и 55 км. Максимальная высота уступа 3 км. Он образовался при надвигании верхних слоев коры Меркурия слева направо. Это произошло из-за коробления коры планеты при сжатии металлического ядра, вызванном его остыванием. Уступ получил имя корабля Джеймса Кука.
Фотокарта крупнейшей кольцевой структуры на Меркурии – равнины Жары, окруженной горами Жары. Диаметр этой структуры 1300 км. Видна лишь восточная ее часть, а центральная и западная части, не освещенные на этом снимке, до сих пор не изучены. Район меридиана 180° з. д. – это наиболее сильно нагреваемая Солнцем область Меркурия, что отражено в названиях равнины и гор. Два основных типа местности на Меркурии – древние сильно кратерированные районы (темно-желтые на карте) и более молодые гладкие равнины (коричневые на карте) – отражают два главных периода геологической истории планеты – период массового падения крупных метеоритов и последовавший за ним период излияния высокоподвижных, предположительно базальтовых лав.
Гигантские кратеры диаметром 130 и 200 км с дополнительным валом на дне, концентричным основному кольцевому валу.
Извилистый уступ Санта-Мария, названный по имени корабля Христофора Колумба, пересекает древние кратеры и более позднюю равнинную местность.
Холмисто-линейчатая местность – уникальный по своему строению участок поверхности Меркурия. Здесь почти нет малых кратеров, но много скоплений невысоких горок, пересеченных прямолинейными тектоническими разломами.
Имена на карте. Названия деталям рельефа Меркурия, выявленным на снимках «Маринера-10», были даны Международным астрономическим союзом. Кратерам присвоены имена деятелей мировой культуры – известных писателей, поэтов, художников, скульпторов, композиторов. Для обозначения равнин (кроме равнины Жары) были использованы названия планеты Меркурий на разных языках. Протяженные линейные впадины – тектонические долины – получили имена радиообсерваторий, внесших вклад в изучение планет, а две гряды – крупные линейные возвышенности, были названы в честь астрономов Скиапарелли и Антониади, сделавших много визуальных наблюдений. Наиболее же крупные лопастевидные уступы получили имена морских кораблей, на которых совершались самые значимые плавания в истории человечества.
Железное сердце
Сюрпризом оказались и другие данные, полученные «Маринером-10» и показавшие, что Меркурий обладает крайне слабым магнитным полем, величина которого – лишь около 1% от земного. Это незначительное на первый взгляд обстоятельство для ученых было крайне важным, поскольку из всех планетных тел земной группы глобальной магнитосферой обладают лишь Земля и Меркурий. И единственным наиболее правдоподобным объяснением природы меркурианского магнитного поля может быть наличие в недрах планеты частично расплавленного металлического ядра, опять же подобного земному. Судя по всему, у Меркурия это ядро очень большое, на что указывает высокая плотность планеты (5,4 г/см3 ), позволяющая предполагать, что Меркурий содержит много железа, единственного достаточно широко распространенного в природе тяжелого элемента.
На сегодняшний момент выдвинуто несколько возможных объяснений высокой плотности Меркурия при его сравнительно небольшом диаметре. Согласно современной теории образования планет считается, что в допланетном пылевом облаке температура прилегавшей к Солнцу области была более высокой, чем в окраинных его частях, поэтому легкие (так называемые летучие) химические элементы выносились в удаленные, более холодные части облака. В результате этого в околосолнечной области (там, где сейчас расположен Меркурий) создавалось преобладание более тяжелых элементов, самым распространенным из которых и является железо.
Другие объяснения связывают высокую плотность Меркурия с химическим восстановлением окислов (оксидов) легких элементов до их более тяжелой, металлической, формы под действием очень сильной солнечной радиации, либо с постепенным испарением и улетучиванием в космос внешнего слоя первоначальной коры планеты под воздействием солнечного нагрева, либо же с тем, что значительная часть «каменной» оболочки Меркурия была утрачена в результате взрывов и выбросов вещества в космическое пространство при соударениях с небесными телами меньших размеров, например астероидов.
По величине средней плотности Меркурий стоит особняком от всех остальных планет земной группы, в том числе и от Луны. Его средняя плотность (5,4 г/см3 ) уступает лишь плотности Земли (5,5 г/см 3 ), а если иметь в виду, что на земную плотность влияет более сильное сжатие вещества из-за большего размера нашей планеты, то получается, что при равных размерах планет плотность меркурианского вещества была бы наибольшей, превышая земную на 30%.
Горячий лед
Судя по имеющимся данным, поверхность Меркурия, получающая огромное количество солнечной энергии, представляет собой настоящее пекло. Судите сами – средняя температура в момент меркурианского полдня составляет около +350°С. Причем, когда Меркурий находится на минимальном расстоянии от Солнца, она поднимается до +430°С, при максимальном же удалении опускается всего до +280°С. Впрочем, установлено также и то, что сразу после захода Солнца температура в приэкваториальной области резко снижается до —100°С, а к полуночи вообще доходит до —170°С, но после рассвета поверхность быстро прогревается до +230°С. Проведенные с Земли измерения в радиодиапазоне показали, что внутри грунта на небольшой глубине температура вообще не зависит от времени суток. Что говорит о высоких теплоизолирующих свойствах поверхностного слоя, но поскольку световой день длится на Меркурии 88 земных суток, то за это время хорошо прогреться, пусть и на небольшую глубину, успевают все участки поверхности.
Казалось бы, говорить о возможности существования в таких условиях на Меркурии льда – по меньшей мере абсурдно. Но вот в 1992 году, во время радиолокационных наблюдений с Земли вблизи северного и южного полюсов планеты, были впервые обнаружены участки, очень сильно отражающие радиоволны. Именно эти данные и были истолкованы как свидетельства наличия льда в приповерхностном меркурианском слое. Радиолокацией, выполненной из расположенной на острове Пуэрто-Рико радиообсерватории «Аресибо», а также из Центра дальней космической связи NASA в Голдстоуне (Калифорния) было выявлено около 20 округлых пятен поперечником в несколько десятков километров, имеющих повышенное радиоотражение. Предположительно это кратеры, в которые из-за их близкого расположения к полюсам планеты солнечные лучи попадают лишь вскользь или не попадают вовсе. Такие кратеры, называемые постоянно затененными, имеются и на Луне, в них при измерениях со спутников было выявлено наличие некоторого количества водного льда. Расчеты показали, что во впадинах постоянно затененных кратеров у полюсов Меркурия может быть достаточно холодно (–175°С), чтобы там в течение длительного времени мог существовать лед. Даже на равнинных участках близ полюсов расчетная дневная температура не превышает –105°С. Непосредственных же измерений температуры поверхности полярных районов планеты до сих пор не имеется.
