سیاره عطارد؛ هر آنچه باید درباره نزدیک‌ترین جهان به خورشید بدانید

سیاره عطارد نزدیک‌ترین سیاره به خورشید و کوچک‌ترین سیاره در کل منظومه‌ی شمسی است. این سیاره‌ی پرحفره و کوچک هیچ قمری ندارد و سریع‌تر از هر جرم دیگری به دور خورشید می‌چرخد. عطارد پس از زمین، بیشترین چگالی را در منظومه شمسی دارد و قطر هسته‌ی فلزی عظیم آن بین ۳۶۰۰ تا ۳۸۰۰ کیلومتر یا ۷۵ درصد از قطر کل سیاره است. در مقابل ضخامت پوسته‌ی خارجی عطارد به ۵۰۰ تا ۶۰۰ متر می‌رسد. هسته‌ی سنگین و ترکیب این سیاره که میزان بسیار زیادی از عناصر فرار را دربردارد، به معمایی گیج‌کننده برای دانشمندان تبدیل شده است.

‌نام مرکوری (عطارد) برگرفته از نام مرکوری خدای رومی، پیام‌رسان پرسرعت خدایان و همتای رومی هرمس، خدای یونانی است. ازآنجاکه عطارد با سرعت زیادی به دور خورشید می‌چرخد و یک سال عطارد کمتر از سه ماه زمینی است، رومی‌های باستان این نام را برای عطارد انتخاب کردند.

پس از گذشت سال‌ها از آغاز عصر فضا، هنوز بحث‌های زیادی بر سر نحوه‌ی شکل‌گیری سیاره‌ها وجود دارد و دانشمندان هنوز از نحوه‌ی شکل‌گیری آن‌ها مطمئن نیستند. اولین و مهم‌ترین نظریه‌ی پذیرفته‌شده، نظریه‌ی برافزایش هسته است که در مورد سیاره‌های سنگی مانند عطارد به واقعیت نزدیک است. دومین نظریه، ناپایداری دیسک برای سیاره‌های گازی صدق می‌کند.

تقریباً ۴/۶ میلیارد سال پیش، منظومه‌ی شمسی ابری از گاز و غبار موسوم به سحابی خورشیدی بود. جاذبه، منجر به فروپاشی مواد و چرخش سریع آن‌ها شد. بدین‌ترتیب خورشید در مرکز این سحابی شکل گرفت. با شکل‌گیری خورشید، باقی مواد متراکم شدند. ذرات کوچک‌تر بر اثر نیروی جاذبه به یکدیگر پیوستند و به ذرات بزرگ‌تر تبدیل شدند. بادهای خورشیدی، ذرات سبک‌تر را دور کردند و تنها مواد سنگی و سنگین در نزدیکی خورشید باقی ماندند که سیاره‌های سنگی مانند عطارد را تشکیل دادند.

مانند زمین، در ابتدا هسته‌ی فلزی عطارد شکل گرفت و سپس عناصر سبک‌تر، گوشته و پوسته‌ی آن را تشکیل دادند. براساس رصدهای سیاره‌های خارجی، می‌توان نظریه‌ی تجمع هسته را به‌عنوان نظریه‌ی شکل‌گیری غالب سیاره‌های سنگی در نظر گرفت یکی از پذیرفته‌شده‌ترین نظریه‌ها درباره‌ی شکل‌گیری عطارد این است که در اوایل تاریخ منظومه‌ی شمسی، احتمالاً خرده‌سیاره‌ای با ۱/۶ جرم عطارد و قطر چندهزار کیلومتر با آن برخورد کرده است. این برخورد بخش زیادی از پوسته و گوشته‌ی عطارد را پاک کرده است و هسته‌ی آن را به‌عنوان عنصر اصلی باقی گذاشته است. فرایند مشابهی موسوم به فرضیه‌ی برخورد عظیم هم برای شکل‌گیری ماه ارائه شده است.

براساس نظریه‌ای دیگر، قبل از پایدار شدن خروجی انرژی خورشید در اوایل حیات آن، سیاره‌ی عطارد احتمالاً از سحابی خورشیدی شکل گرفته است. در ابتدا جرم سیاره‌ عطارد دو برابر جرم کنونی بود اما به دلیل دماهای بالای خورشید اولیه بخش زیادی از سنگ‌های سطحی عطارد تبخیر شدند و جوی از بخار سنگ را تشکیل دادند که این جو هم با بادهای خورشیدی شسته شد.

بخش زیادی از عطارد از آهن تشکیل شده است. این سیاره دارای هسته‌ای داخلی و یک هسته‌ی خارجی فلزی مایع است که مانند زمین درون گوشته و پوسته قرار دارند. هسته‌ی داخلی عطارد جامد است و از نظر اندازه به هسته‌ی زمین شباهت دارد.

همچنین عطارد به جای داشتن یک جو کامل، دارای اگزوسفر است که لایه‌ای بسیار نازک را تشکیل می‌دهد. اگزوسفر عطارد بر اثر بادهای خورشید و اتم‌های برخاسته از برخوردهای سیارکی شکل گرفته است. این جو نازک نمی‌تواند به‌خوبی از عطارد در برابر برخوردهای کیهانی محافظت کند به همین دلیل عطارد شباهت زیادی به ماه زمین دارد و پر از دهانه‌ی برخوردی است.

عطارد دارای پوسته‌ی جامد سیلیکاتی و یک گوشته‌ی سنگی است. لایه‌ی بیرونی هسته‌ی عطارد از سولفید آهن مایع تشکیل شده است که دورتادور هسته‌ی جامد داخلی قرار دارد. سیاره‌ی عطارد از نظر بالا بودن چگالی پس از زمین در رتبه‌ی دوم سیاره‌‌های منظومه‌ی شمسی قرار می‌گیرد. از چگالی عطارد می‌توان برای پی بردن به جزئیات ساختار داخلی آن استفاده کرد.

یک سال عطارد برابر با ۸۸ روز و یک روز آن ۵۹ روز زمینی است. این سیاره چرخش کندی به حول محور خود دارد اما دارای بالاترین سرعت در مدار خورشید است.

سطح عطارد به سطح ماه زمین شباهت دارد به دلیل بمباران سیارکی در اوایل شکل‌گیری منظومه‌ی شمسی، مملو از دهانه‌های برخوردی است. دهانه‌های برخوردی و شاخصه‌های سطحی عطارد بر اساس هنرمندان، موسیقی‌دان‌ها و نویسندگان معروفی مثل دکتر سیوس، نویسنده‌ی معروف کودکان و آلوین آلی رقصنده نام‌گذاری شده‌اند.

حوضه‌های بسیار بزرگ برخوردی مثل کالوریس با قطر ۱۵۵۰ کیلومتر و راخنمانینف با قطر ۳۰۶ کیلومتر بر اثر برخوردهای سیارکی در اوایل شکل‌گیری منظومه‌ی شمسی به وجود آمدند. با اینکه زمین‌های صاف زیادی روی عطارد وجود دارند، ارتفاع برخی سخره‌ها به صدها کیلومتر می‌رسد. این صخره‌ها با سرد شدن فضای داخلی عطارد و فشرده شدن آن در طی چند میلیارد سال شکل گرفتند.

تقریباً ۴ میلیارد سال پیش، سیارکی به وسعت ۱۰۰ کیلومتر با عطارد برخورد کرد. قدرت این برخورد برابر با یک تریلیون مگاتن بمب بود. براثر این برخورد دهانه‌ی بزرگی به قطر ۱,۵۵۰ کیلومتر به‌وجود آمد که امروزه، حوضه‌ی کالوریس نامیده می‌شود. وسعت این دهانه به‌اندازه‌ی ایالت تگزاس است. دراثر برخوردی دیگر محور گردش این سیاره منحرف شد.

عطارد نه‌تنها در گذشته کوچک شده؛ بلکه انقباض آن امروز هم ادامه دارد. این سیاره‌ی کوچک از صفحه‌ای سرتاسری تشکیل شده که روی هسته‌ی آهنیِ آن را گرفته‌ است. این هسته در‌حال سردشدن است و با سردشدن آن، حجم سیاره هم کاهش می‌یابد. این فرایند به مچاله‌شدن سطح سیاره منجر شده و صخره‌ها و دره‌های لخته‌مانندی به‌وجود آورده است.

گرچه عطارد نزدیک‌ترین سیاره به خورشید است، به دلیل نبود جوی مناسب برای به دام انداختن گرما، سطح آن می‌تواند بسیار سرد شود. دمای این سیاره در طول روز از ۴۳۰ درجه‌ی سانتی‌گراد هم فراتر می‌رود اما در طول شب می‌تواند به منفی ۱۸۰ درجه‌ی سانتی‌گراد برسد. به‌این‌ترتیب عطارد با ۶۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد اختلاف دما، بیشترین نوسان دمایی را در کل منظومه‌ی شمسی دارد.

عطارد کوچک‌ترین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی است که قطر آن به ۴۸۷۶ کیلومتر می‌رسد و تنها اندکی از قمر زمین بزرگ‌تر است. تایتان، قمر زحل و گانیمید قمر مشتری هر دو از عطارد بزرگ‌تر هستند. پلوتو که تا سال‌ها کوچک‌ترین سیاره منظومه شمسی قلمداد می‌شد پس از خارج شدن از فهرست‌ سیاره‌های منظومه شمسی در سال ۲۰۰۶، جای خود را به عطارد داد.

سیاره عطارد به دلیل نداشتن جو و محافظ مناسب از برخورد سیارک‌ها در اوایل حیات منظومه‌ی شمسی در امان نمانده است. سطح این سیاره مانند ماه، قمر زمین پر از دهانه‌های برخوردی است.

عطارد هر ۸۸ روز یک بار مدار خورشید را کامل می‌کند و به عبارت دیگر برای طی این مسیر، ۴۷ کیلومتر در ثانیه را طی می‌کند. این سیاره سریع‌ترین سیاره‌ی منظومه شمسی است؛ اما عطارد نه‌تنها سریع است بلکه مدار بیضی‌شکلی دارد. فاصله‌ی این سیاره تا خورشید می‌تواند به نزدیکی ۴۷ میلیون کیلومتر باشد و دورترین فاصله از خورشید به ۷۰ میلیون کیلومتر می‌رسد.

در سال ۲۰۱۲، کاوشگر مسنجر ناسا یخ آب را داخل دهانه‌های برخورد عطارد کشف کرد. در سال ۲۰۱۷، تأیید شد که عطارد دارای پوشش یخی بیشتری در مناطق قطب شمالی خود است. فرضیه‌ی وجود یخ در عطارد برای اولین بار در دهه‌ی ۱۹۹۰ با رصد مناطق انعکاسی نزدیک به قطب‌ها از تلسکوپ‌های زمینی مطرح شد.

با توجه به فاصله‌ی نزدیک عطارد به خورشید وجود یخ روی سطح آن عجیب به نظر می‌رسد؛ اما این سیاره دارای انحراف محوری اندکی است که باعث می‌شود مناطق قطبی آن نور خورشید اندکی به‌صورت مستقیم دریافت کنند و برخی دهانه‌های برخوردی آن هم در تاریکی کامل فرو رفته‌اند.

عطارد دارای هسته‌ی آهنی عظیمی به قطر ۳۶۰۰ تا ۳۸۰۰ کیلومتر است که نزدیک به ۷۵ درصد از قطر این سیاره را تشکیل می‌دهد. در واقع لایه‌ی خارجی‌تر عطارد تنها ۵۰۰ تا ۶۰۰ کیلومتر ضخامت دارد. بخش زیادی از هسته‌ی عطارد از آهن تشکیل شده است و دانشمندان از چگونگی شکل‌گیری آن اطمینان ندارند.

کاوشگر مسنجر ناسا به مدت بیش از چهار سال در مدار عطارد بود و تصاویر شگفت‌انگیزی از آن را ثبت کرد. دانشمندان از این تصاویر برای ساخت اولین نقشه‌ی کامل از سطح عطارد استفاده کردند.

سیاره عطارد دارای نازک‌ترین جو در میان سیاره‌های منظومه‌ی شمسی است. جو عطارد به قدری نازک است که دانشمندان نام اگزوسفر را روی آن گذاشته‌اند. اگزوسفر عطارد بیشتر از اکسیژن، سدیم، هیدروژن، هلیوم و پتاسیم تشکیل شده است.

دانشمندان به خاطر میدان مغناطیسی عجیب عطارد شگفت‌زده شدند. این سیاره برای میزبانی میدان مغناطیسی سراسری بسیار کوچک است. گرچه میدان مغناطیسی آن تنها یک درصد قدرت میدان مغناطیسی زمین را دارد، گردبادهای مغناطیسی در آن رایج هستند.

میدان مغناطیسی عطارد با بادهای خورشیدی برهم‌کنش دارد و این فرآیند به تولید گردبادهای مغناطیسی بسیار سریع از پلاسمای باد خورشیدی می‌انجامد. با برخورد پلاسمای باد خورشیدی بر سطح عطارد، اتم‌های بار خنثی روی سطح جابه‌جا می‌شوند و به جو عطارد منتقل می‌شوند.

گذار یا عبور عطارد از مقابل خورشید زمانی رخ می‌دهد که این سیاره به‌صورت مستقیم بین خورشید و سیاره‌ی جلوتر عبور کند و درمقابل، صفحه‌ی خورشیدی ظاهر شود. عطارد طی گذار به‌صورت نقطه‌ی سیاه کوچکی دیده می‌شود که از مقابل دیسک بزرگ نارنجی‌رنگ خورشید عبور می‌کند.

گذار عطارد درمقایسه‌با زمین بیشتر از گذار آن درمقایسه‌ با سیاره زهره اتفاق می‌افتد و در هر قرن، ۱۳ یا ۱۴ بار تکرار می‌شود. عبور عطارد از مقابل خورشید معمولاً در مِی یا نوامبر رخ می‌دهد. عبورهای قبلی در این تاریخ‌های رخ داده‌اند: ۱۵‌ نوامبر‌ ۱۹۹۹، ۷‌ مِی‌ ۲۰۰۳، ۸‌ نوامبر‌ ۲۰۰۶ ، ۹‌مِی‌۲۰۱۶، ۱۱ نوامبر ۲۰۱۹ و عبور بعدی ۱۳ نوامبر ۲۰۳۲ خواهد بود. گذار معمولی فقط چند ساعت دوام می‌آورد. در ۳ ژوئن‌ ۲۰۱۴، مریخ‌نورد کیوریاسیتی گذار عطارد از مقابل خورشید را رصد کرد و این اولین‌بار بود که گذار سیاره‌ای از سیاره‌ای غیر از زمین رصد می‌شد.

قدیمی‌ترین سوابق ثبت شده‌ مربوط به رصد عطارد در لوح‌های MUL.APIN دیده می‌شوند. این رصدها احتمالا توسط ستاره‌شناسی آشوری در حدود قرن ۱۴ پیش از میلاد انجام شدند. سوابق بابلی رصد عطارد به هزاره‌ی اول پیش از میلاد بازمی‌گردند.

اولین رصدهای تلسکوپی عطارد توسط توماس هریوت و گالیله در سال ۱۶۱۰ انجام شدند. سیمون ماریوس در سال ۱۶۱۲ به تغییر درخشش عطارد متناسب با موقعیت مداری‌اش پی برد. پیر گاسندی در سال ۱۶۳۱ اولین رصدهای تلسکوپی عبور این سیاره از مقابل خورشید را انجام داد که قبلا توسط یوهانس کپلر پیش‌بینی شده بود.

دسترسی به عطارد از زمین مشکلات زیادی به‌دنبال داشت. یکی از دلایل این مسئله نزدیکی بیش‌ازحد این سیاره به خورشید بود. فضاپیماها برای ورود به مدار انتقال هوهمان (مداری بیضی‌شکل که برای انتقال بین دو مدار مدوّر در یک صفحه از آن استفاده می‌شود) در نزدیکی عطارد باید سرعت اولیه‌ی زیادی داشته باشند. سوخت موشکی موردنیاز برای سفر به عطارد بیشتر از سوخت موردنیاز برای گریز کامل از منظومه‌ی شمسی است؛ درنتیجه، تاکنون فقط دو کاوشگر موفق شده‌اند از عطارد بازدید کنند.

مارینر ۱۰، اولین فضاپیمایی بود که موفق شد از عطارد بازدید کند. این فضاپیما تصاویر واضحی از عطارد را به زمین ارسال کرد و موفق شد محیط و سطح این سیاره را بررسی کند. مارینر ۱۰ اولین فضاپیمایی بود که هم‌زمان در یک مأموریت از دو سیاره بازدید کرد. با وجود مشکلات مکانیکی مختلف در طول این مأموریت، ناسا اطلاعات زیادی از این فضاپیما به‌دست آورد؛ بنابراین، مارینر ۱۰ را می‌توان اولین مانوور مهارتی ناسا دانست که امروزه در آن حرفه‌ای شده است.

قبل از پرتاب مارینر ۱۰ در ۳‌نوامبر‌۱۹۷۳ از منطقه‌ی Cape Canaveral، اطلاعات کمی درباره‌ی همسایگان منظومه‌ی شمسی وجود داشت. مارینر ۱۰ با سرعت درخورتوجهی از زهره و عطارد بازدید کرد. ستاره‌شناسان آن زمان درباره‌ی چگالی زیاد عطارد و جنس هسته‌ی آن کنجکاو بودند. براساس فرضیه‌هایی که ناسا قبلا مطرح کرده بود، دلیل این چگالی زیاد، تراکم چشمگیر فلز در هسته‌ی این سیاره بود؛ اما سؤال‌هایی هم درباره‌ی جنس دقیق هسته و نحوه‌ی شکل‌گیری عطارد مطرح شده بود.

مارینر ۱۰ در ۲۹‌مارس‌۱۹۷۴ به عطارد رسید. اولین تصاویر دریافتی از مارینر ۱۰، سیاره‌ای متروک را نشان می‌داد که سطح آن شبیه به سطح ماه، قمر زمین بود. حفره‌ها و زمین خشک آن در تصاویر مشخص بودند؛ اما یکی از تفاوت‌های عمده‌ی عطارد با ماه، وجود صخره‌ها و دره‌های عمیق است. به‌عقیده‌ی دانشمندان، پوسته‌ی عطارد به‌مرورزمان چروک شده است.

مسنجر اولین مدارپیمای عطارد بود. MESSENGER مخفف مأموریت Mercury Surface Space Environment Geochemistry and Ranging (سطح عطارد، محیط اطراف، شیمی زمین‌شناسی و مسافت‌یابی) با وزن ۴۵۳ کیلوگرمی نزدیک‌ترین همسایه‌ی خورشید را بررسی کرد و اطلاعات و تصاویری از نحوه‌ی شکل‌گیری حفره‌ها و چشم‌اندازهای اسرارآمیز آن را ارسال کرد. مأموریت مسنجر در ۳۰‌آوریل‌۲۰۱۵ و پس از پایان سوخت این فضاپیما و برخورد آن با سطح سیاره به‌پایان رسید.

مسنجر به شکار یخ‌آب در قطب‌های عطارد رفت و موفق شد آن را در بخش‌های قطبی این سیاره کشف کند. در سال ۲۰۱۴، پژوهشگران با استفاده از داده‌های مسنجر از شواهد انفجارهایی پرده برداشتند که در دوره‌های مختلف روی عطارد رخ داده بودند. درعین‌حال، داده‌های مربوط به یخ‌ آب در حفره‌ی بروکوفیو نزدیک به قطب شمال عطارد در سال ۲۰۱۴ منتشر شدند. در همان سال، مسنجر موقتا به ارتفاع ۱۰۰ کیلومتری بالای سیاره رفت و از این فاصله دید بهتری به عطارد داشت.

بپی‌کلمبو، مأموریت مشترک آژانس فضایی اروپا (ESA) و آژانس اکتشافات فضایی ژاپن (JAXA)، سومین مأموریت اکتشافی به عطارد در طول تاریخ عصر فضا است. دو مدارپیمای این کاوشگر یعنی مدارپیمای اروپایی سیاره‌ی عطارد (MPO) و مدارپیمای ژاپنی مغناطیس‌کره‌ی عطارد (MMO)، حامل ۱۶ ابزار علمی هستند که می‌توانند به این پرسش‌ها پاسخ بدهند: آیا دهانه‌های برخوردی در قطب‌های عطارد واقعا دارای یخ آب هستند؟ میدان مغناطیسی عطارد از کجا سرچشمه می‌گیرد؟ حفره‌های عجیب سطح عطارد چه ویژگی‌هایی دارند؟

کاوشگر BepiColombo هم اولین تصاویر خود از عطارد را در حین مانور پرواز در ارتفاع کم در ۱ اکتبر ۲۰۲۱ ثبت کرد. در مجموع ۹ مانور پرواز در ارتفاع کم تا سال ۲۰۲۵ برنامه‌ریزی شده‌اند.

سیاره عطارد کوچک‌ترین سیاره منظومه شمسی و نزدیک‌ترین سیاره به خورشید است که با بیشترین سرعت به دور آن می‌چرخد. عطارد هیچ قمری ندارد و به دلیل فاصله نزدیکش با خورشید جو نازکی موسوم به اگزوسفر دارد. مدار عطارد بیضی شکل است و یک سال آن ۸۸ روز و یک روز آن ۵۹ روز زمینی به طول می‌انجامد. دلیل روزهای بلند عطارد، گردش کند این سیاره به دور خود است. تاکنون سه کاوشگر مارینر، مسنجر و بپی‌کلمبو از عطارد بازدید کرده‌اند با این حال هنوز ابهامات زیادی درباره‌ی این سیاره وجود دارد.