عطارد(تیر) (Mercury)، نزدیكترین همسایه خورشید زندگی بخش، دنیایی از ركوردهاست. از میان همه اجرامی كه از فشرده شدن ابر پیش ستاره ای خورشید به وجود آمده اند، عطارد در بیشترین گرما شكل گرفته است. روز آن از پگاه تا پامگاه برابر با ۵۹ روز زمینی، طولانی ترین روز منظومه شمسی بوده و حتی از یك سال خودش بیشتر است.

هنگامی كه به سمت الشمس (Perihelion)، نزدیك ترین نقطه به خورشید، می رسد، حركت آن به اندازه ای سریع است كه از دیدگاه ناظری كه بر سطح آن قرار دارد، خورشید در آسمان متوقف شده، رو به عقب حركت می كند. این كار تا زمانی كه حركت وضعی سیاره، پیشی گرفته و خورشید را دوباره به حركت رو به جلو وادارد، ادامه خواهد داشت. در طی روز، دمای سطح آن به حدود ۷۰۰ درجه كلوین، گرم تر از سطح هر سیاره دیگر، بیش از دمای ذوب سرب رسیده، در شب به ۱۰۰ درجه كلوین، كه برای انجماد كریپتون كافی است، سقوط می كند.

چنین مواردی، به طور استثنائی، عطارد را برای ستاره شناسان، جذاب می كند. به همین دلیل چند تلاش مخصوص، برای پژوهش های علمی، در باره این سیاره انجام شده است. خواص استثنائی عطارد، آن را برای تطبیق و هماهنگی با هر طرح فراگیر تكامل منظومه شمسی، با مشكل روبرو نموده است. ولی از سوی دیگر، همین خواص غیر معمول، به نوعی یك محك دقیق و حساس، برای فرضیه های ستاره شناسان است. هرچمد عطارد، پس از و زهره (ناهید Venus) و مریخ (بهرام Mars) نزدیك ترین همسایه زمین است، تنها درباره پلوتوی دوردست، كمتر از آن می دانیم. بیشتر دانش ما درباره عطارد، از جمله پیدایش و تكامل، میدان مغناطیسی اسرارآمیز، جو رقیق، هسته احتمالا مایع و چگالی بسیار بالای آن در پرده ای از ابهام باقی مانده است.

عطارد به روشنی می درخشد، اما چنان دور است كه ستاره شناسان پیشین نتوانستند هیچ جزئیاتی از عوارض زمینه آن را تشخیص دهند، و فقط مسیر حركت آن در آسمان را ترسیم كردند. همانند دیگر سیارگان درونی، عطارد از دیدگاه ناظر زمینی، هرگز بیش از ۲۷ درجه از خورشید دور نمی شود. این زاویه كوچكتر از زاویه ای است كه در ساعت ۱، عقربه های یك ساعت با هم تشكیل می دهند. پس به این ترتیب، دیدن آن تنها در طول روز امكان پذیر است كه آن هم به دلیل پخش شدن نور خورشید منتفی است، مگر در هنگام طلوع یا غروب كه خورشید كه درست در زیر افق قرار دارد. ولی در آن هنگام، عطارد در آسمان خیلی پایین قرار گرفته است و نور آن باید از میان هوایی گذر نماید كه تا ۱۰ بار آشفته تر و متلاطم تر از هوائی است كه درست بالای سر ما قرار دارد. بهترین تلسكوپ های زمینی تنها توانایی دیدن عوارضی از سطح عطارد را دارند كه چندصد كیلومتر یا بیشتر پهنا داشته باشند. این دقت به مراتب پایین تر از دیدن ماه با چشم غیر مسلح است.

با وجود این موانع، مشاهدات زمینی نتایج جالبی داشته است. در سال ۱۹۵۵ میلادی،۱۳۳۴، ستاره شناسان توانستند پژواك امواج گسیل شده رادار از سطح عطارد را دریافت كنند. با اندازه گیری اثر جابجایی دوپلر در فركانس امواج بازتابی، به حركت وضعی ۵۹ روزه عطارد پی بردند. تا آن زمان، دانشمندان می پنداشتند كه دوره حركت وضعی عطارد ۸۸ روز و برابر با یك سال آن است، كه به این ترتیب یك روی آن باید همواره به سوی خورشید می بود. نسبت ساده دو به سه میان روز و سال سیاره بسیار قابل توجه است. عطارد كه در آغاز سریع تر به دور خود می چرخید، احتمالا انرژی خود را در طی پدیده های كششی از دست داده، كند شده و سرانجام در مداری با این نسبت عجیب به دام افتاده است. ممكن است چنین به نشر برسد كه رصدخانه های فضائی، مانند تلسكوپ فضائی هابل، به دلیل آنكه محدودیت آشفتگی های جوی را ندارند، باید ابزارهایی ایده ال برای مطالعه عطارد باشند. ولی متاسفانه هابل مانند بسیاری از گیرنده های فضائی دیگر نمی تواند بر عطارد تمركز نماید. به دلیل نزدیكی به خورسید، نور شدید آن می تواند به فطعات حساس نوری آسیب برساند. تنها راه دیگری كه برای بررسی عطارد باقی می ماند، فرستادن یك سفینه فضائی است تا آن را از نزدیك بررسی كند. تنها یك بار در دهه ۱۹۷۰ یك سفینه، مارینر ۱۰، به عنوان بخشی از یك ماموریت بزرگ تر، كه كاوش منظومه داخلی شمسی بود، چنین سفری را انجام داد. بردن یك سفینه به آنجا كار ساده ای نبود. سقوط مستقیم به درون چاه پتانسیل گرانشی خورشید غیرممكن بود. این سفینه برای رد كردن انرژی گرانش به زهره، باید با چرخشی سریع به دور آن به سوی عطارد كمانه می كرد و در نتیجه این كار، سرعت خود را برای ملاقات با عطارد از دست می داد. در این سفر، مدار مارینر به دور خورشید امكان سه ملاقات نزدیك با عطارد را در ۲۹ مارس ۱۹۷۴، ۲۱ سپتامبر ۱۹۷۴ و ۱۶ مارس ۱۹۷۵ فراهم كرد. این سفینه تصاویری از حدود ۴۰% سطح عطارد را به زمین مخابره نمود كه در نگاه نخست، ظاهری شبیه به ماه را نشان می داد. این تصاویر، متاسفانه به اشتباه، این عقیده را القاء نمود كه عطارد تفاوت بسیار كمی با ماه دارد و درست همانند ماه خودمان است كه در گوشه دیگری از منظومه شمسی جای گرفته است. در نتیجه عطارد از برنامه فضائی ناسا قلم خورد، و بخش بزرگی از این سیاره همچنان بررسی نشده باقی ماند.

در جستجوی آهن

باسفر مارینر، دانش ما از عطارد، از تقریبا هیچ چیز، به آنچه كه امروزه می دانیم، ارتقاء یافت. تجهیزاتی كه با سفینه حمل شدند، حدود ۲۰۰۰ تصویر با قدرت تفكیك مؤثری حدود ۱.۵ كیلومتر را به زمین مخابره كردند. دقت این تصاویر همانند تصاویری از ماه است كه می توان از زمین توسط یك تلسكوپ بزرگ گرفت. ولی تمام این تصاویر، همه از یك سوی عطارد تهیه شده و هنوز دیگر سوی آن دیده نشده است.

با اندازه گیری شتاب مارینر در میدان گرانش به شدت نیرومند عطارد، ستاره شناسان به یكی از غیرعادی ترین خصوصیات آن، یعنی چگالی بالای سیاره پی بردند. اجسام جامد (غیر گازی) دیگر یعنی زهره، ماه و مریخ و زمین، كاملا چگال هستند. كوچكترها، یعنی ماه و مریخ، چگالی كمتر و بزرگترها، یعنی زمین و زهره، چگالی بیشتری دارند. عطارد خیلی از ماه بزرگتر نیست ولی چگالی آن همانند سیاره ای به بزرگی زمین است. مشاهده این پدیده سرنخی اساسی برای پی بردن به ساختار درونی عطارد است. لایه های بیرونی یك سیاره جامد، از مواد سبكتر مانند سنگ های سیلیكاتی تشكیل شده است. با پیشروی در عمق، به دلیل فشار لایه های بالایی و تركیب متفاوت لایه های درونی، چگالی افزایش می یابد. هسته بسیار چگال سیاره های جامد، به طور عمده، از آهن تشكیل شده است. پس در میان سیاره های جامد، عطارد باید، به نسبت ابعادش، دارای بزرگ ترین هسته فلزی باشد. این یافته، گواهی زنده ای برای فرضیه پیدایش و تكامل منظومه شمسی است. دیدگاه بیشتر ستاره شناسان براین است كه همه سیاره ها در یك زمان از فشرده شدن ابرهای دور خورشید شكل گرفته اند. اگر این فرضیه درست باشد، آنگاه خاص بودن چگالی عطارد را می توان به یكی از سه شكل زیر توضیح داد:

· یكی این كه تركیبات ابر خورشیدی در نزدیكی مدار عطارد با جاهای دیگر فرقی اساسی داشته باشد، تفاوتی خیلی بیش از آنكه مدل های تئوریك پیش بینی می كنند.

· دوم آنكه در آغاز عمر منظومه شمسی، خورشید چنان پر انرژی بوده كه بر اثر گرمای آن عناصر فٌرار و كم چگال عطارد، بخار شده از آن گریخته اند.

· سوم آنكه یك جسم بسیار پرجرم، درست پس از شكل گیری عطارد، با آن برخورد كرده باشد كه موجب بخار شدن مواد كم چگالی تر شده است.

وضعیت شواهد كنونی هنوز به گونه ای نیست كه بتوانیم از میان این سه امكان یكی را برگزینیم. از همه عجیب تر این كه، تحلیل دقیق یافته های مارینر به همراه مشاهدات طیف سنجی مداوم از زمین، در شناسائی كوچكترین اثری از آهن در سنگ های سطح عطارد ناموفق مانده است. فقدان آهن در سطح عطارد، به شدت با مقدار پیش بینی شده آن در قسمت های درونی عطارد، در تضاد است. آهن در پوسته زمین وجود دارد. با طیف سنجی، وجود آن در سنگ های ماه و مریخ نیز تایید می شود. پس عطارد، تنها سیاره از منظومه داخلی شمسی است كه آهن آن كه از چگالی بالائی برخوردار است در هسته اش متمركز شده و در پوسته آن سیلیكات هائی دیده می شود كه چگالی پایین تری دارند. دانشمندان حدس می زنند كه عطارد آن قدر مدت زیادی به صورت مذاب بوده است كه مانند یك كوره ذوب آهن كه در آن آهن پس از ذوب شدن به زیر تفاله ها می رود مواد سنگین در مركز آن ته نشین شده باشند. یكی دیگر از یافته های سفینه مارینر ۱۰، این است كه عطارد دارای یك میدان مغناطیسی نسبتا نیرومند است. میدان آن از همه سیارگان درونی، به غیر از زمین، قوی تر است. میدان مغناطیسی زمین ناشی از فرآیندی به نام دیناموی خودگردان است كه در آن فلزات مذاب هادی الكتریسیته در هسته سیال زمین می چرخند. اگر میدان مغناطیسی عطارد هم ناشی از پدیده ای همانند باشد، نتیجه می گیریم كه این سیاره باید یك هسته سیال داشته باشد. این فرضیه هم یك مشكل دارد. اجسام كوچكی مانند عطارد، به نسبت حجم خود، از مساحت سطحی بالایی برخوردارند. به فرض آنكه دیگر شرایط یكسان باشد، نتیجه می گیریم كه اجسام كوچك تر انرژی خود را زودتر به فضا گسیل می كنند. اگر عطارد، همان گونه كه چگالی بالا و میدان مغناطیسی آن نشان می دهد، دارای یك هسته آهنی باشد، آنگاه این هسته می بایست میلیونها سال پیش سرد و جامد شده باشد. یك هسته جامد هم نمی تواند اساس و بنیان یك دیناموی خودگردان باشد. از این تناقض، نتیجه می گیریم كه مواد دیگری نیز باید در هسته باشند كه با پایین بردن نقطه ذوب آهن، باعث مایع ماندن آن در دماهای پایین تر شوند. گوگرد، یك عنصر فراوان كیهانی، می تواند یك كاندید مناسب باشد. در مدل های جدیدتر پیشنهاد می شود كه هسته عطارد از آهن جامد تشكیل شده ولی پوسته ای مایع از آهن و گوگرد با دمای ۱۳۰۰ درجه كلوین پیرامونش، احاطه شده باشد. این فرضیه، گرچه هنوز اقبات نشده، به نظر می رسد پاسخ مناسبی برای تناقض یاد شده باشد. همین كه سطح سیاره ای به اندازه كافی جامد شد، بر اثر تنش های مداومی كه در طی زمان های طولانی تحت آن قرار می گیرد، ترك برداشته، یا در اثر برخورد شهاب سنگ ها مانند تكه شیشه ای خرد می شود. پس از تولد در چهار میلیارد سال پیش، عطارد تحت بمباران شهاب سنگ های بزرگی قرار گرفته است كه توانسته اند از پوسته شكننده بیرونی آن به داخل نفوذ كرده، سیلاب هایی از گدازه را بر سطح آن جاری كنند. بعدها نیز، برخوردهایی كوچك تر موجب جریان یافتن گدازه شد. این برخوردها باید آن قدر انرژی آزاد كند تا بتواند لایه سطحی را ذوب نموده و یا بتواند در لایه های زیرین كه مایع هستند نفوذ كنند. سطح عطارد، توسط وقایعی كه پس از جامد شدن لایه بیرونی آن رخ داده، خالكوبی شده است. زمین شناسان سیاره ای، كوشش كردند با سودجستن از این عوارض و بدون داشتن آگاهی دقیقی از نوع سنگ هایی كه سطح آن را تشكیل می دهند، پی به تاریخ پر رمزوراز این سیاره ببرند. تنها راه برای تعیین دقیق عمر یك سیاره، سودجستن از اطلاعات رادیومتری نمونه های بازگردانده شده از آن سیاره است. ( در مورد عطارد چنین چیزی در دسترس نیست و در آینده نزدیك هم در دسترس نخواهد بود). ولی به جز آن زمین شناسان سیاره ای، راه حل های نبوغ آمیری برای تعیین عمر نسبی آن دارند كه بیشتر برپایه اصل برهم نهش (Superposition) است: هر عارضه ای كه بر روی عارضه ای دیگر قرار بگیرد یا شكافی در آن ایجاد كند از آن جوان تر است. از این اصل استفاده مخصوصی در تشخیص عمر نسبی گودال ها (Crate) به عمل می آید.

گذشته ای پر برخورد

در سطح عطارد، چند گودال كه با حلقه های هم مركز تپه ها و دره ها احاطه شده به چشم می خورد. احتمال دارد این حلقه ها هنگامی تشكیل شده اند كه یك شهاب سنگ در هنگام برخورد با سطح عطارد، مانند سنگی كه در یك استخر می افتد، در سطح ذوب شده، ایجاد امواج دایره ای نموده، و سپس این امواج درجا جامد شده اند. كالوریس (Caloris)، دهانه ای به قطر ۱۳۰۰ كیلومتر، بزرگ ترین این گودال ها است. برخوردی كه این گودال در اثرٍ آن ایجاد شد، از خود زمینه ای صاف بر جا گذاشت كه بر روی آن، آثار برخوردهای كوچكتر بعدی ثبت شده است. با برآوردی از نرخ برخوردها و توزیع اندازه گودال ها می توان تخمین زد كه زمان این برخورد حدود ۳.۶ میلیارد سال پیش بوده است. به این ترتیب می توان از زمان این برخورد به عنوان یك مبدا زمان سود جست. این برخورد چنان تكان دهنده بود كه سطح سوی دیگر عطارد را نیز تغییر داد، در نقطه مقابل كالوریس عوارض و شكاف های زیادی به چشم می خورد. همچنین، سطح عطارد، به وسیله خطوطی برجسته با خاستگاهی ناشناخته بریده بریده شده است كه به صورتی مشخص در جهت های شمال به جنوب، شمال شرق به جنوب غرب و شمال غرب به جنوب شرق قرار دارند. به این طرح ها شبكه عطارد گفته می شود. یك توضیح برای علت این نقش های شطرنجی این است كه پوسته آن هنگامی جامد شده است كه سیاره بسیار سریع تر به دور خود می چرخید، شاید با روزی كه تنها ۲۰ ساعت به طول می كشید. به دلیل این تغییر سریع، سیاره یك برآمدگی در استوا پیدا می كندكه پس از كند شدن آن به اندازه كنونی، جاذبه باعث كروی تر شدن شكل آن می شود. این بریدگی ها هنگامی ایجاد شدند كه پوسته می خواست خود را با این تغییر شكل هماهنگ كند. این كه این چین خوردگی ها از گودال كالوریس گذر نكرده اند گواه بر این است كه پیش از این برخورد تشكیل شده اند. در هنگامی كه چرخش عطارد كند می شد، گرمای آن هم رفته رفته از دست می رفت تا جایی كه محدوده های بیرونی هسته جامد شد. انقباض حاصله احتمالا از مساحت سطح سیاره، حدود یك میلیون كیلومتر مربع كاسته است كه منجر به ایجاد شبكه ای از عوارض گشته است كه به صورت رشته ای از تپه ها یا كوه ها بر سطح عطارد دیده می شوند. در مقایسه با زمین كه فرسایش، بیشتر گودار های حاصل از برخورد شهاب سنگ ها را از سطح آن پاك كرده است، عطارد، مریخ و ماه دارای سطوحی با گودال های فراوان هستند. همچنین به جز گودال های عطارد كه كمی بزرگ ترند، گودال های این سه سیاره از نظر اندازه دارای توزیع همانندی هستند. این پدیده نشان می دهد كه سرعت اشیائی كه با عطارد برخورد كرده اند، از سرعت اشیائی كه با سیارگان دیگر برخورد كرده اند، بیشتر بوده است. این نكته با گردش این اجسام در مداری بیضوی به دور خورشید همخوانی دارد: این اجسام در نزدیكی مدار عطارد كه به خورشید نزدیك تر است، سریع تر از نقاط بیرونی مدارشان حركت می كنند. پس این اجسام همه از یك خانواده بوده اند كه احتمالا از كمربند سیارك ها سرچشمه می گیرد. در عوض، اندازه دهانه گودال های اقمار مشتری، از توزیع متفاوتی برخوردار است كه نشان می دهد، با گروه دیگری از اجسام برخورد كرده اند.

جو رقیق عطارد

میدان مغناطیسی عطارد، آنچنان نیرومند است كه بتواند ذرات بارداری همانند پروتونهای موجود در باد خورشیدی را به دام اندازد. این میدان مغناطیسی باعث تشكیل كره ای به نام سپر مغناطیسی پیرامون عطارد می شود، كه نسخه كوچكتری از سپر مغناطیسی زمین است. این كره ها به نسبت فعالیت خورشید پیوسته در حال تغییر و دگرگونی هستند. به دلیل اندازه كوچكترش، سپر مغناطیسی عطارد می تواند بسیار سریعتر از سپر مغناطیسی زمین تغییر كند. از این رو می تواند به سرعت به باد خورشیدی، كه در محدوده عطارد ۱۰ بار نیرومندتر از زمین است واكنش نشان دهد.

باد تند خورشیدی پیوسته، سطح آفتاب دیده عطارد را بمباران می كند. میدان مغناطیسی عطارد آن چنان نیرومند است كه بتواند جلوی رسیدن این باد به سطح سیاره را بگیرد، مگر هنگامی كه خورشید بسیار فعال بوده و یا هنگامی كه عطارد در سمت الشمس قرار دارد. در این هنگام باد خورشیدی راه خود را برای رسیدن به سطح عطارد پیدا كرده، پروتونهای پر انرژی آن با برخورد به مواد پوسته، باعث كنده شدن آنها می شوند. همین ذرات كنده شده هستند كه در دام سپر مغناطیسی گرفتار می آیند. لبته اجسامی به داغی عطارد، به دلیل آن كه سرعت حركت مولكولهای گاز از سرعت گریز سیاره بیشتر است، نمی توانند جو قابل ملاحظه و چشمگیری را پیرامون خود نگه دارند. مواد فرار عطارد، به هر اندازه كه باشند، خیلی زود در فضا گم می شوند. به همین دلیل تا مدتهای مدید نظر بر این بود كه عطارد جو ندارد. ولی دستگاه طیف سنج سفینه مارینر ۱۰، مقادیر ناچیزی از هیدروژن، هلیم و اكسیژن را نشان داد. پس از آن، مشاهدات زمینی هم آثاری از سدیم و پتاسیم را آشكار ساخت. هنوز به درستی سرچشمه این جو و علت وجود این مواد در آن مشخص نشده است. جو عطارد، برخلاف پوشش گازی زمین، پیوسته در حال از دست رفتن و جایگزینی است. بخش اعظم آن به احتمال قوی، مستقیم یا غیرمستقیم توسط باد خورشیدی ایجاد شده است. برخی از مواد تشكیل دهنده آن ممكن است از سپر مغناطیسی یا از سقوط مستقیم مواد به صورت شهابسنگ ایجاد شده باشد. البته همین كه یك اتم، توسط باد خورشیدی از سطح عطارد كنده شود، به این جو رقیق افزوده می شود. همچنین ممكن است هنوز هم این سیاره، آخرین بقایای ذخایر نخستین خود از مواد فرار را به بیرون براند.