Mercurio (planeta)

Mercurio

Mercurio en color real (por MESSENGER en 2008)
Designaciones
Pronunciación	/ ˈmɜːrkjʊri /​​​​​​ ⓘ
Adjetivos	Mercurio / m ər ˈ k jʊər i ə n / , [1] Mercurial / m ər ˈ k jʊər i ə l / [2]
Símbolo
Características orbitales [3]
Época J2000
Afelio	0,466697  AU (69,82 millones de kilómetros)
Perihelio	0,307499 AU (46,00 millones de kilómetros)
Semieje mayor	0,387098 AU (57,91 millones de kilómetros)
Excentricidad	0,205 630 [4]
Periodo orbital (sideral)	87.9691 días 0,240 846  años 0,5 días sinódicos de Mercurio
Periodo orbital (sinódico)	115,88 días [4]
Velocidad orbital media	47,36 kilómetros por segundo [4]
Anomalía media	174.796°
Inclinación	7.005° a la eclíptica 3,38° al ecuador del Sol 6,35° al plano invariable [5]
Longitud del nodo ascendente	48.331°
Argumento del perihelio	29.124°
Satélites	Ninguno
Características físicas
Radio medio	2.439,7 ± 1,0 km [6] [7] 0,3829 Tierras
Aplastamiento	0,0009 [4]
Área de superficie	7,48 × 10 7  km2 [6 ] 0,147 Tierras
Volumen	6.083 × 10 10  km3 [6 ] 0,056 Tierras
Masa	3,3011 × 10 23  kg [8] 0,055 Tierras
Densidad media	5,427 g/cm3 [ 6]
Gravedad superficial	3,7 m/s2 ( 0,38  g0 ) [ 6]
Factor de momento de inercia	0,346 ± 0,014 [9]
Velocidad de escape	4,25 kilómetros por segundo [6]
Periodo de rotación sinódica	176 días [10]
Periodo de rotación sideral	58.646 días 1 407,5 h [6]
Velocidad de rotación ecuatorial	3,026 m/s
Inclinación axial	2,04 ′ ± 0,08 ′ (a la órbita) [9] (0,034°) [4]
Ascensión recta del polo norte	18 horas 44 minutos 2 segundos 281.01° [4] [11]
Declinación del polo norte	61,41° [11]
Albedo	0,088 ( Enlace ) [12] 0,142 ( geométrica ) [13]
Temperatura	437 K (164 °C) ( temperatura del cuerpo negro ) [14]
Temperatura de la superficie . mín. significar máximo 0°N, 0°O [15] -173 °C 67 °C 427 °C 85°N, 0°O [15] -193 °C -73 °C 106,85 °C
Magnitud aparente	−2,48 a +7,25 [16]
Magnitud absoluta  (H)	-0,4 [17]
Diámetro angular	4,5–13″ [4]
Atmósfera [4] [18] [19]
Presión superficial	traza (≲ 0,5 nPa)
Composición por volumen	oxígeno atómico sodio magnesio hidrógeno atómico potasio calcio helio Trazas de hierro , aluminio , argón , dinitrógeno , dioxígeno , dióxido de carbono , vapor de agua , xenón , criptón y neón.

Mercurio es el primer planeta desde el Sol y el más pequeño del Sistema Solar . En español, recibe su nombre del antiguo dios romano Mercurius ( Mercury ), dios del comercio y la comunicación, y mensajero de los dioses. Mercurio está clasificado como un planeta terrestre , con aproximadamente la misma gravedad superficial que Marte . La superficie de Mercurio está llena de cráteres , como resultado de innumerables eventos de impacto que se han acumulado durante miles de millones de años. Su cráter más grande, Caloris Planitia , tiene un diámetro de 1.550 km (960 mi), que es aproximadamente un tercio del diámetro del planeta (4.880 km o 3.030 mi). De manera similar a la Luna de la Tierra , la superficie de Mercurio muestra un sistema de rupes expansivo generado a partir de fallas de empuje y sistemas de rayos brillantes formados por restos de eventos de impacto .

El año sideral de Mercurio (88,0 días terrestres) y el día sideral (58,65 días terrestres) tienen una proporción de 3:2. Esta relación se denomina resonancia giro-órbita , y sideral aquí significa "relativo a las estrellas". En consecuencia, un día solar (desde el amanecer hasta el amanecer) en Mercurio dura alrededor de 176 días terrestres: el doble del año sideral del planeta. Esto significa que un lado de Mercurio permanecerá expuesto a la luz solar durante un año mercuriano de 88 días terrestres; mientras que durante la siguiente órbita, ese lado estará en oscuridad todo el tiempo hasta el próximo amanecer después de otros 88 días terrestres.

Combinado con su alta excentricidad orbital , la superficie del planeta tiene una intensidad de luz solar y temperatura muy variables, con las regiones ecuatoriales que van desde -170 °C (-270 °F) por la noche a 420 °C (790 °F) durante la luz solar. Debido a la inclinación axial muy pequeña , los polos del planeta están permanentemente en sombra . Esto sugiere fuertemente que podría haber hielo de agua en los cráteres. Sobre la superficie del planeta hay una exosfera extremadamente tenue y un campo magnético débil que es lo suficientemente fuerte como para desviar los vientos solares . Mercurio no tiene satélite natural .

A principios de la década de 2020, muchos detalles generales de la historia geológica de Mercurio todavía están bajo investigación o a la espera de datos de sondas espaciales. Al igual que otros planetas del Sistema Solar, Mercurio se formó hace aproximadamente 4.500 millones de años. Su manto es altamente homogéneo, lo que sugiere que Mercurio tuvo un océano de magma al principio de su historia, como la Luna. Según los modelos actuales , Mercurio puede tener una corteza y un manto de silicato sólido sobre un núcleo externo sólido, una capa de núcleo líquido más profunda y un núcleo interno sólido. Hay muchas hipótesis en competencia sobre los orígenes y el desarrollo de Mercurio, algunas de las cuales incorporan la colisión con planetesimales y la vaporización de rocas.

Los antiguos conocían a Mercurio con diferentes nombres dependiendo de si era una estrella vespertina o una estrella matutina. Hacia el 350 a. C., los antiguos griegos se habían dado cuenta de que las dos estrellas eran una sola. ^[20] Conocían al planeta como Στίλβων Stilbōn , que significa "centelleante", y Ἑρμής Hermēs , por su movimiento fugaz, ^[21] un nombre que se conserva en el griego moderno ( Ερμής Ermis ). ^[22] Los romanos bautizaron al planeta en honor al dios mensajero romano de pies rápidos, Mercurio (del latín Mercurius ), a quien equiparaban con el griego Hermes, porque se mueve por el cielo más rápido que cualquier otro planeta. ^{[20] [23]} El símbolo astronómico de Mercurio es una versión estilizada del caduceo de Hermes ; en el siglo XVI se añadió una cruz cristiana:. ^{[24] [25]}

Mercurio es uno de los cuatro planetas terrestres del Sistema Solar , lo que significa que es un cuerpo rocoso como la Tierra. Es el planeta más pequeño del Sistema Solar, con un radio ecuatorial de 2.439,7 kilómetros (1.516,0 mi). ^[4] Mercurio también es más pequeño —aunque más masivo— que los satélites naturales más grandes del Sistema Solar, Ganímedes y Titán . Mercurio se compone aproximadamente de un 70% de material metálico y un 30% de silicato . ^[26]

Mercurio parece tener una corteza y un manto de silicato sólido que recubre una capa externa de núcleo sólido y metálico, una capa de núcleo líquido más profunda y un núcleo interno sólido. ^{[27] [28]} La composición del núcleo rico en hierro sigue siendo incierta, pero es probable que contenga níquel, silicio y quizás azufre y carbono, además de trazas de otros elementos. ^[29] La densidad del planeta es la segunda más alta del Sistema Solar con 5,427 g/cm ³ , solo un poco menos que la densidad de la Tierra de 5,515 g/cm ³ . ^[4] Si se excluyera el efecto de la compresión gravitacional de ambos planetas, los materiales de los que está hecho Mercurio serían más densos que los de la Tierra, con una densidad sin comprimir de 5,3 g/cm ³ frente a los 4,4 g/cm ³ de la Tierra . ^[30] La densidad de Mercurio se puede utilizar para inferir detalles de su estructura interna. Aunque la alta densidad de la Tierra se debe en gran medida a la compresión gravitacional, en particular en su núcleo , Mercurio es mucho más pequeño y sus regiones interiores no están tan comprimidas. Por lo tanto, para que tenga una densidad tan alta, su núcleo debe ser grande y rico en hierro. ^[31]

Se estima que el radio del núcleo de Mercurio es de 2.020 ± 30 km (1.255 ± 19 mi), según modelos interiores restringidos para ser consistentes con un factor de momento de inercia de0,346 ± 0,014 . ^{[9] [32]} Por lo tanto, el núcleo de Mercurio ocupa alrededor del 57% de su volumen; para la Tierra esta proporción es del 17%. La investigación publicada en 2007 sugiere que Mercurio tiene un núcleo fundido. ^{[33] [34]} La capa de manto-corteza tiene en total 420 km (260 mi) de espesor. ^[35] Con base en datos de las misiones Mariner 10 y MESSENGER , además de la observación basada en la Tierra, se estima que la corteza de Mercurio tiene 35 km (22 mi) de espesor. ^{[36] [37]} Sin embargo, este modelo puede ser una sobreestimación y la corteza podría tener 26 ± 11 km (16,2 ± 6,8 mi) de espesor según un modelo de isostasia de Airy . ^[38] Una característica distintiva de la superficie de Mercurio es la presencia de numerosas crestas estrechas, que se extienden hasta varios cientos de kilómetros de longitud. Se cree que se formaron cuando el núcleo y el manto de Mercurio se enfriaron y contrajeron en un momento en que la corteza ya se había solidificado. ^{[39] [40] [41]}

El núcleo de Mercurio tiene un contenido de hierro más alto que el de cualquier otro planeta del Sistema Solar, y se han propuesto varias teorías para explicarlo. La teoría más aceptada es que Mercurio originalmente tenía una proporción metal-silicato similar a la de los meteoritos de condrita comunes , que se cree que son típicos de la materia rocosa del Sistema Solar, y una masa de aproximadamente 2,25 veces su masa actual. ^[42] Al principio de la historia del Sistema Solar, Mercurio pudo haber sido golpeado por un planetesimal de aproximadamente 1 ⁄ 6 de la masa de Mercurio y varios miles de kilómetros de diámetro. ^[42] El impacto habría arrancado gran parte de la corteza y el manto originales, dejando atrás el núcleo como un componente relativamente importante. ^[42] Se ha propuesto un proceso similar, conocido como la hipótesis del impacto gigante , para explicar la formación de la Luna de la Tierra. ^[42]

Alternativamente, Mercurio puede haberse formado a partir de la nebulosa solar antes de que la producción de energía del Sol se hubiera estabilizado. Inicialmente habría tenido el doble de su masa actual, pero a medida que el protosol se contrajo, las temperaturas cerca de Mercurio podrían haber estado entre 2.500 y 3.500 K y posiblemente incluso tan altas como 10.000 K. ^[43] Gran parte de la roca de la superficie de Mercurio podría haberse vaporizado a tales temperaturas, formando una atmósfera de "vapor de roca" que podría haber sido arrastrada por el viento solar . ^[43] Una tercera hipótesis propone que la nebulosa solar causó arrastre en las partículas de las que Mercurio estaba acrecentando , lo que significa que las partículas más ligeras se perdieron del material acrecentado y no fueron recogidas por Mercurio. ^[44]

Cada hipótesis predice una composición superficial diferente, y dos misiones espaciales se han encargado de realizar observaciones de esta composición. La primera MESSENGER , que finalizó en 2015, encontró niveles de potasio y azufre más altos de lo esperado en la superficie, lo que sugiere que la hipótesis del impacto gigante y la vaporización de la corteza y el manto no ocurrieron porque dicho potasio y azufre habrían sido expulsados ​​por el calor extremo de estos eventos. ^[45] BepiColombo , que llegará a Mercurio en 2025, realizará observaciones para probar estas hipótesis. ^[46] Los hallazgos hasta ahora parecerían favorecer la tercera hipótesis; sin embargo, se necesita un análisis más profundo de los datos. ^[47]

La superficie de Mercurio es similar en apariencia a la de la Luna, mostrando extensas llanuras similares a mares y gran cantidad de cráteres, lo que indica que ha estado geológicamente inactiva durante miles de millones de años. Es más heterogénea que la superficie de Marte o la Luna, las cuales contienen tramos significativos de geología similar, como mares y mesetas. ^{[48] Las características} de albedo son áreas de reflectividad marcadamente diferente, que incluyen cráteres de impacto, la eyección resultante y sistemas de rayos . Las características de albedo más grandes corresponden a llanuras de mayor reflectividad. ^[49] Mercurio tiene " crestas arrugadas " (dorsas), tierras altas similares a las de la Luna , montañas (montes), llanuras (planitiae), escarpes (rupes) y valles ( valles ). ^{[50] [51]}

El manto del planeta es químicamente heterogéneo, lo que sugiere que el planeta pasó por una fase de océano de magma al principio de su historia. La cristalización de minerales y el vuelco convectivo dieron como resultado una corteza estratificada, químicamente heterogénea con variaciones a gran escala en la composición química observadas en la superficie. La corteza es baja en hierro pero alta en azufre, resultado de las condiciones químicamente reductoras tempranas más fuertes que las que se encuentran en otros planetas terrestres. La superficie está dominada por piroxeno pobre en hierro y olivino , representados por enstatita y forsterita , respectivamente, junto con plagioclasa rica en sodio y minerales de magnesio mixto, calcio y sulfuro de hierro. Las regiones menos reflectantes de la corteza tienen un alto contenido de carbono, muy probablemente en forma de grafito. ^{[52] [53]}

Los nombres de las características de Mercurio provienen de una variedad de fuentes y se establecen de acuerdo con el sistema de nomenclatura planetaria de la UAI . Los nombres que provienen de personas se limitan a los fallecidos. Los cráteres reciben el nombre de artistas, músicos, pintores y autores que han hecho contribuciones destacadas o fundamentales en su campo. Las crestas, o dorsas, reciben el nombre de científicos que han contribuido al estudio de Mercurio. Las depresiones o fosas reciben el nombre de obras de arquitectura. Los montes reciben el nombre de la palabra "caliente" en una variedad de idiomas. Las llanuras o planitiae reciben el nombre de Mercurio en varios idiomas. Los escarpes o rupēs reciben el nombre de barcos de expediciones científicas. Los valles reciben el nombre de ciudades, pueblos o asentamientos abandonados de la antigüedad. ^[54]

Mercurio fue intensamente bombardeado por cometas y asteroides durante y poco después de su formación hace 4.600 millones de años, así como durante un episodio posterior posiblemente separado llamado el Bombardeo Pesado Tardío que terminó hace 3.800 millones de años. ^[55] Mercurio recibió impactos en toda su superficie durante este período de intensa formación de cráteres, ^[51] facilitado por la falta de atmósfera para frenar los impactadores. ^[56] Durante este tiempo Mercurio fue volcánicamente activo; las cuencas se llenaron de magma , produciendo llanuras suaves similares a los mares que se encuentran en la Luna. ^{[57] [58]} Uno de los cráteres más inusuales es Apolodoro , o "la Araña", que alberga una serie de canales radiantes que se extienden hacia afuera desde su lugar de impacto. ^[59]

Los cráteres de Mercurio tienen un diámetro que va desde pequeñas cavidades en forma de cuenco hasta cuencas de impacto con múltiples anillos de cientos de kilómetros de diámetro. Aparecen en todos los estados de degradación, desde cráteres relativamente recientes con rayos hasta restos de cráteres altamente degradados. Los cráteres mercurianos difieren sutilmente de los cráteres lunares en que el área cubierta por sus eyecciones es mucho más pequeña, una consecuencia de la mayor gravedad superficial de Mercurio. ^[60] Según las reglas de la Unión Astronómica Internacional , cada nuevo cráter debe llevar el nombre de un artista que fue famoso durante más de cincuenta años y murió durante más de tres años antes de la fecha en que se bautizó el cráter. ^[61]

El cráter más grande conocido es Caloris Planitia , o Cuenca Caloris, con un diámetro de 1.550 km (960 mi). ^[62] El impacto que creó la Cuenca Caloris fue tan poderoso que causó erupciones de lava y dejó un anillo montañoso concéntrico de ~2 km (1,2 mi) de altura que rodea el cráter de impacto . El suelo de la Cuenca Caloris está lleno de una llanura plana geológicamente distinta, rota por crestas y fracturas en un patrón aproximadamente poligonal. No está claro si fueron flujos de lava volcánica inducidos por el impacto o una gran capa de fusión del impacto. ^[60]

En la antípoda de la cuenca Caloris hay una gran región de terreno montañoso inusual conocida como el "Terreno Extraño". Una hipótesis sobre su origen es que las ondas de choque generadas durante el impacto de Caloris viajaron alrededor de Mercurio, convergiendo en la antípoda de la cuenca (a 180 grados de distancia). Las altas tensiones resultantes fracturaron la superficie. ^[63] Alternativamente, se ha sugerido que este terreno se formó como resultado de la convergencia de material eyectado en la antípoda de esta cuenca. ^[64]

En total, se han identificado 46 cuencas de impacto. ^[65] Una cuenca notable es la cuenca Tolstoj de 400 km (250 mi) de ancho y con múltiples anillos que tiene un manto de eyección que se extiende hasta 500 km (310 mi) desde su borde y un fondo que ha sido rellenado por materiales de llanuras lisas. La cuenca Beethoven tiene un manto de eyección de tamaño similar y un borde de 625 km (388 mi) de diámetro. ^[60] Al igual que la Luna, la superficie de Mercurio probablemente ha sufrido los efectos de los procesos de meteorización espacial , incluidos el viento solar y los impactos de micrometeoritos . ^[66]

Existen dos regiones de llanura geológicamente distintas en Mercurio. ^{[60] [67]} Las llanuras suavemente onduladas y montañosas en las regiones entre los cráteres son las superficies visibles más antiguas de Mercurio, ^[60] anteriores al terreno con muchos cráteres. Estas llanuras entre cráteres parecen haber borrado muchos cráteres anteriores y muestran una escasez general de cráteres más pequeños por debajo de los 30 km (19 mi) de diámetro. ^[67]

Las llanuras lisas son áreas planas extensas que llenan depresiones de varios tamaños y tienen un gran parecido con los mares lunares. A diferencia de los mares lunares, las llanuras lisas de Mercurio tienen el mismo albedo que las llanuras intercráteres más antiguas. A pesar de la falta de características inequívocamente volcánicas, la localización y la forma redondeada y lobulada de estas llanuras respaldan firmemente su origen volcánico. ^[60] Todas las llanuras lisas de Mercurio se formaron significativamente más tarde que la cuenca de Caloris, como lo demuestra la densidad de cráteres apreciablemente menor que en el manto de eyecciones de Caloris. ^[60]

Una característica inusual de la superficie de Mercurio son los numerosos pliegues de compresión, o rupes , que entrecruzan las llanuras. Estos existen en la Luna, pero son mucho más prominentes en Mercurio. ^[68] A medida que el interior de Mercurio se enfrió, se contrajo y su superficie comenzó a deformarse, creando crestas arrugadas y escarpes lobulados asociados con fallas de empuje . Las escarpes pueden alcanzar longitudes de 1000 km (620 mi) y alturas de 3 km (1,9 mi). ^[69] Estas características de compresión se pueden ver sobre otras características, como cráteres y llanuras lisas, lo que indica que son más recientes. ^[70] El mapeo de las características ha sugerido una contracción total del radio de Mercurio en el rango de ~1–7 km (0,62–4,35 mi). ^[71] La mayor parte de la actividad a lo largo de los principales sistemas de empuje probablemente terminó hace unos 3600–3700 millones de años. ^[72] Se han encontrado escarpes de fallas inversas de pequeña escala, de decenas de metros de altura y con longitudes del orden de unos pocos kilómetros, que parecen tener menos de 50 millones de años, lo que indica que la compresión del interior y la consiguiente actividad geológica superficial continúan hasta el presente. ^{[69] [71]}

Hay evidencia de flujos piroclásticos en Mercurio provenientes de volcanes en escudo de bajo perfil . ^{[73] [74] [75]} Se han identificado cincuenta y un depósitos piroclásticos, ^[76] donde el 90% de ellos se encuentran dentro de cráteres de impacto. ^[76] Un estudio del estado de degradación de los cráteres de impacto que albergan depósitos piroclásticos sugiere que la actividad piroclástica ocurrió en Mercurio durante un intervalo prolongado. ^[76]

Una "depresión sin borde" dentro del borde sudoeste de la cuenca Caloris consta de al menos nueve respiraderos volcánicos superpuestos, cada uno de ellos de hasta 8 km (5,0 mi) de diámetro. Por lo tanto, es un " volcán compuesto ". ^[77] Los pisos de los respiraderos están al menos 1 km (0,62 mi) por debajo de sus bordes y tienen un parecido más cercano a los cráteres volcánicos esculpidos por erupciones explosivas o modificados por colapso en espacios vacíos creados por la retirada de magma hacia un conducto. ^[77] Los científicos no pudieron cuantificar la edad del complejo sistema volcánico, pero informaron que podría ser del orden de mil millones de años. ^[77]

La temperatura superficial de Mercurio varía de 100 a 700 K (−173 a 427 °C; −280 a 800 °F). ^[79] Nunca supera los 180 K en los polos, ^[15] debido a la ausencia de atmósfera y a un pronunciado gradiente de temperatura entre el ecuador y los polos. En el perihelio , el punto subsolar ecuatorial se encuentra en la latitud 0°O o 180°O, y sube a una temperatura de aproximadamente700 K. Durante el afelio , esto ocurre a 90° o 270°O y alcanza solo550 K. [ ^80] En el lado oscuro del planeta, las temperaturas promedian110 K . ^{[15] [81]} La intensidad de la luz solar en la superficie de Mercurio varía entre 4,59 y 10,61 veces la constante solar (1.370 W·m ⁻² ). ^[82]

Aunque las temperaturas diurnas en la superficie de Mercurio son generalmente extremadamente altas, las observaciones sugieren firmemente que existe hielo (agua congelada) en Mercurio. Los suelos de los cráteres profundos en los polos nunca están expuestos a la luz solar directa, y las temperaturas allí permanecen por debajo de los 102 K, mucho más bajas que el promedio global. ^[83] Esto crea una trampa fría donde el hielo puede acumularse. El hielo de agua refleja fuertemente el radar , y las observaciones realizadas por el Goldstone Solar System Radar de 70 metros y el VLA a principios de la década de 1990 revelaron que hay parches de alta reflexión de radar cerca de los polos. ^[84] Aunque el hielo no era la única causa posible de estas regiones reflectantes, los astrónomos pensaron que era la explicación más probable. ^[85] La presencia de hielo de agua se confirmó utilizando imágenes de cráteres en el polo norte tomadas por la sonda MESSENGER . ^[78]

Se estima que las regiones de cráteres helados contienen alrededor de 10 ¹⁴ –10 ¹⁵  kg de hielo, ^[86] y pueden estar cubiertas por una capa de regolito que inhibe la sublimación . ^[87] En comparación, la capa de hielo antártica en la Tierra tiene una masa de aproximadamente 4 × 10¹⁸  kg, y el casquete polar sur de Marte contiene alrededor de 10 ¹⁶  kg de agua. ^[86] El origen del hielo en Mercurio aún no se conoce, pero las dos fuentes más probables son la desgasificación de agua del interior del planeta y la deposición por impactos de cometas. ^[86]

Mercurio es demasiado pequeño y caliente para que su gravedad retenga una atmósfera significativa durante largos períodos de tiempo; tiene una exosfera tenue delimitada por la superficie ^[88] a una presión superficial de menos de aproximadamente 0,5 nPa (0,005 picobares). ^[4] Incluye hidrógeno , helio , oxígeno , sodio , calcio , potasio , magnesio , silicio e hidróxido , entre otros. ^{[18] [19]} Esta exosfera no es estable: los átomos se pierden y reponen continuamente a partir de una variedad de fuentes. Los átomos de hidrógeno y helio probablemente provienen del viento solar, difundiéndose en la magnetosfera de Mercurio antes de escapar más tarde de regreso al espacio. La desintegración radiactiva de los elementos dentro de la corteza de Mercurio es otra fuente de helio, así como sodio y potasio. Hay vapor de agua, liberado por una combinación de procesos como los cometas que chocan contra su superficie, la formación de agua a partir del hidrógeno del viento solar y el oxígeno de las rocas, y la sublimación de los depósitos de hielo de agua en los cráteres polares permanentemente sombreados. La detección de grandes cantidades de iones relacionados con el agua, como O ⁺ , OH ⁻ y H ₃ O ⁺ fue una sorpresa. ^{[89] [90]} Debido a las cantidades de estos iones que se detectaron en el entorno espacial de Mercurio, los científicos suponen que estas moléculas fueron expulsadas de la superficie o la exosfera por el viento solar. ^{[91] [92]}

Durante los años 1980 y 1990 se descubrieron sodio, potasio y calcio en la atmósfera, y se cree que son el resultado principalmente de la vaporización de la roca superficial golpeada por impactos de micrometeoritos ^[93], incluido el actual del cometa Encke . ^{[94] En 2008,} MESSENGER descubrió magnesio . ^[95] Los estudios indican que, en ocasiones, las emisiones de sodio se localizan en puntos que corresponden a los polos magnéticos del planeta. Esto indicaría una interacción entre la magnetosfera y la superficie del planeta. ^[96]

Según la NASA, Mercurio no es un planeta adecuado para la vida como la de la Tierra. Tiene una exosfera en el límite de la superficie en lugar de una atmósfera estratificada, temperaturas extremas y una alta radiación solar. Es poco probable que algún ser vivo pueda soportar esas condiciones. ^[97] Algunas partes del subsuelo de Mercurio pueden haber sido habitables , y tal vez formas de vida , aunque probablemente microorganismos primitivos , pueden haber existido en el planeta. ^{[98] [99] [100]}

A pesar de su pequeño tamaño y su lenta rotación de 59 días, Mercurio tiene un campo magnético significativo y aparentemente global . Según las mediciones tomadas por la sonda Mariner 10 , es aproximadamente un 1,1% de la intensidad del de la Tierra . La intensidad del campo magnético en el ecuador de Mercurio es de aproximadamente 300 nT . ^{[101] [102]} Al igual que el de la Tierra, el campo magnético de Mercurio es dipolar ^[96] y está casi alineado con el eje de rotación del planeta (inclinación dipolar de 10°, en comparación con los 11° de la Tierra). ^[103] Las mediciones de las sondas espaciales Mariner 10 y MESSENGER han indicado que la intensidad y la forma del campo magnético son estables. ^[103]

Es probable que este campo magnético se genere por un efecto dinamo , de manera similar al campo magnético de la Tierra. ^{[104] [105]} Este efecto dinamo resultaría de la circulación del núcleo líquido rico en hierro del planeta. Los efectos de calentamiento de marea particularmente fuertes causados ​​por la alta excentricidad orbital del planeta servirían para mantener parte del núcleo en el estado líquido necesario para este efecto dinamo. ^{[106] [107]}

El campo magnético de Mercurio es lo suficientemente fuerte como para desviar el viento solar alrededor del planeta, creando una magnetosfera. La magnetosfera del planeta, aunque lo suficientemente pequeña como para caber dentro de la Tierra, ^{[96] es lo suficientemente fuerte como para atrapar} el plasma del viento solar . Esto contribuye a la erosión espacial de la superficie del planeta. ^[103] Las observaciones tomadas por la nave espacial Mariner 10 detectaron este plasma de baja energía en la magnetosfera del lado nocturno del planeta. Las ráfagas de partículas energéticas en la cola magnética del planeta indican una cualidad dinámica de la magnetosfera del planeta. ^[96]

Durante su segundo sobrevuelo del planeta el 6 de octubre de 2008, la sonda MESSENGER descubrió que el campo magnético de Mercurio puede ser extremadamente "permeable". La nave espacial se topó con "tornados" magnéticos (haces retorcidos de campos magnéticos que conectan el campo magnético planetario con el espacio interplanetario) que tenían hasta 800 km de ancho o un tercio del radio del planeta. Estos tubos de flujo magnético retorcidos, técnicamente conocidos como eventos de transferencia de flujo , forman ventanas abiertas en el escudo magnético del planeta a través de las cuales el viento solar puede entrar e impactar directamente la superficie de Mercurio a través de la reconexión magnética . ^[108] Esto también ocurre en el campo magnético de la Tierra. Las observaciones de la sonda MESSENGER mostraron que la tasa de reconexión era diez veces mayor en Mercurio, pero su proximidad al Sol solo representa alrededor de un tercio de la tasa de reconexión observada por la sonda MESSENGER . ^[108]

Mercurio tiene la órbita más excéntrica de todos los planetas del Sistema Solar; su excentricidad es de 0,21 y su distancia al Sol varía entre 46 000 000 y 70 000 000 km (29 000 000 y 43 000 000 mi). Tarda 87,969 días terrestres en completar una órbita. El diagrama ilustra los efectos de la excentricidad, mostrando la órbita de Mercurio superpuesta a una órbita circular que tiene el mismo semieje mayor . La mayor velocidad de Mercurio cuando está cerca del perihelio se desprende de la mayor distancia que cubre en cada intervalo de cinco días. En el diagrama, la distancia variable de Mercurio al Sol está representada por el tamaño del planeta, que es inversamente proporcional a la distancia de Mercurio al Sol.

Esta distancia variable al Sol hace que la superficie de Mercurio se flexione por las protuberancias de marea levantadas por el Sol que son aproximadamente 17 veces más fuertes que las de la Luna en la Tierra. ^[109] Combinado con una resonancia de giro-órbita de 3:2 de la rotación del planeta alrededor de su eje, también da como resultado variaciones complejas de la temperatura de la superficie. ^[26] La resonancia hace que un solo día solar (la duración entre dos tránsitos meridianos del Sol) en Mercurio dure exactamente dos años mercurialenses, o aproximadamente 176 días terrestres. ^[110]

La órbita de Mercurio está inclinada 7 grados respecto del plano de la órbita de la Tierra (la eclíptica ), la mayor de los ocho planetas solares conocidos. ^[111] Como resultado, los tránsitos de Mercurio a través de la faz del Sol solo pueden ocurrir cuando el planeta está cruzando el plano de la eclíptica en el momento en que se encuentra entre la Tierra y el Sol, que es en mayo o noviembre. Esto ocurre aproximadamente cada siete años en promedio. ^[112]

La inclinación axial de Mercurio es casi cero, ^[113] con el mejor valor medido tan bajo como 0,027 grados. ^[114] Esto es significativamente menor que el de Júpiter , que tiene la segunda inclinación axial más pequeña de todos los planetas con 3,1 grados. Esto significa que para un observador en los polos de Mercurio, el centro del Sol nunca se eleva más de 2,1 minutos de arco sobre el horizonte. ^[114] En comparación, el tamaño angular del Sol visto desde Mercurio varía de 1+1 ⁄4 a 2 grados de ancho. [ 115 ^]

En ciertos puntos de la superficie de Mercurio, un observador podría ver al Sol asomarse un poco más de dos tercios del camino sobre el horizonte, luego dar marcha atrás y ponerse antes de volver a salir, todo dentro del mismo día mercuriano . ^{[a] Esto se debe a que aproximadamente cuatro días terrestres antes del perihelio,} la velocidad orbital angular de Mercurio es igual a su velocidad de rotación angular, de modo que el movimiento aparente del Sol cesa; más cerca del perihelio, la velocidad orbital angular de Mercurio excede la velocidad de rotación angular. Por lo tanto, para un observador hipotético en Mercurio, el Sol parece moverse en dirección retrógrada . Cuatro días terrestres después del perihelio, el movimiento aparente normal del Sol se reanuda. ^[26] Un efecto similar habría ocurrido si Mercurio hubiera estado en rotación sincrónica: la ganancia y pérdida alternas de rotación a lo largo de una revolución habrían causado una libración de 23,65° de longitud. ^[116]

Por la misma razón, hay dos puntos en el ecuador de Mercurio, separados 180 grados en longitud , en cada uno de los cuales, alrededor del perihelio en años alternos de Mercurio (una vez por día de Mercurio), el Sol pasa por encima, luego invierte su movimiento aparente y pasa por encima nuevamente, luego invierte una segunda vez y pasa por encima una tercera vez, tomando un total de aproximadamente 16 días terrestres para todo este proceso. En los otros años alternos de Mercurio, lo mismo sucede en el otro de estos dos puntos. La amplitud del movimiento retrógrado es pequeña, por lo que el efecto general es que, durante dos o tres semanas, el Sol está casi estacionario en lo alto, y es más brillante porque Mercurio está en el perihelio, su punto más cercano al Sol. Esta exposición prolongada al Sol en su punto más brillante hace que estos dos puntos sean los lugares más cálidos de Mercurio. La temperatura máxima se produce cuando el Sol está en un ángulo de aproximadamente 25 grados después del mediodía debido al desfase de temperatura diurna , a 0,4 días de Mercurio y 0,8 años de Mercurio después del amanecer. ^[117] Por el contrario, hay otros dos puntos en el ecuador, separados 90 grados de longitud de los primeros, donde el Sol pasa por encima sólo cuando el planeta está en afelio en años alternos, cuando el movimiento aparente del Sol en el cielo de Mercurio es relativamente rápido. Estos puntos, que son aquellos en el ecuador donde el movimiento retrógrado aparente del Sol ocurre cuando está cruzando el horizonte como se describe en el párrafo anterior, reciben mucho menos calor solar que los primeros descritos anteriormente. ^[118]

Mercurio alcanza una conjunción inferior (el punto de aproximación más cercano a la Tierra) cada 116 días terrestres en promedio, ^[4] pero este intervalo puede variar de 105 días a 129 días debido a la órbita excéntrica del planeta. Mercurio puede acercarse hasta 82.200.000 km (0,549 unidades astronómicas; 51,1 millones de millas) a la Tierra, y ese tiempo está disminuyendo lentamente: el próximo acercamiento a 82.100.000 km (51 millones de millas) será en 2679, y a 82.000.000 km (51 millones de millas) en 4487, pero no estará más cerca de la Tierra que 80.000.000 km (50 millones de millas) hasta 28.622. ^[119] Su período de movimiento retrógrado visto desde la Tierra puede variar de 8 a 15 días a cada lado de una conjunción inferior. Este amplio rango surge de la alta excentricidad orbital del planeta. ^[26] Básicamente, debido a que Mercurio es el más cercano al Sol, al tomar un promedio a lo largo del tiempo, Mercurio es con mayor frecuencia el planeta más cercano a la Tierra, ^{[120] [121]} y, en esa medida, es el planeta más cercano a cada uno de los otros planetas del Sistema Solar. ^{[122] [123] [124] [b]}

La convención de longitud para Mercurio pone el cero de longitud en uno de los dos puntos más calientes de la superficie, como se describió anteriormente. Sin embargo, cuando esta área fue visitada por primera vez, por el Mariner 10 , este meridiano cero estaba en la oscuridad, por lo que era imposible seleccionar una característica en la superficie para definir la posición exacta del meridiano. Por lo tanto, se eligió un pequeño cráter más al oeste, llamado Hun Kal , que proporciona el punto de referencia exacto para medir la longitud. ^{[125] [126]} El centro de Hun Kal define el meridiano 20° oeste. Una resolución de la Unión Astronómica Internacional de 1970 sugiere que las longitudes se midan positivamente en la dirección oeste en Mercurio. ^[127] Los dos lugares más calientes en el ecuador están, por lo tanto, en las longitudes 0° O y 180° O, y los puntos más fríos en el ecuador están en las longitudes 90° O y 270° O. Sin embargo, el proyecto MESSENGER utiliza una convención este-positiva. ^[128]

Durante muchos años se creyó que Mercurio estaba sincronizado con el Sol por sus mareas, rotando una vez por cada órbita y manteniendo siempre la misma cara dirigida hacia el Sol, de la misma manera que el mismo lado de la Luna siempre está de cara a la Tierra. Las observaciones de radar en 1965 demostraron que el planeta tiene una resonancia de giro-órbita de 3:2, rotando tres veces por cada dos revoluciones alrededor del Sol. La excentricidad de la órbita de Mercurio hace que esta resonancia sea estable: en el perihelio, cuando la marea solar es más fuerte, el Sol está casi estacionario en el cielo de Mercurio. ^[129]

El bloqueo de marea resonante 3:2 se estabiliza por la variación de la fuerza de marea a lo largo de la órbita excéntrica de Mercurio, que actúa sobre un componente dipolar permanente de la distribución de masa de Mercurio. ^[130] En una órbita circular no existe tal variación, por lo que la única resonancia estabilizada en dicha órbita es a 1:1 (por ejemplo, Tierra-Luna), cuando la fuerza de marea, que estira un cuerpo a lo largo de la línea "centro-cuerpo", ejerce un par que alinea el eje de menor inercia del cuerpo (el eje "más largo" y el eje del dipolo antes mencionado) para que siempre apunte al centro. Sin embargo, con una excentricidad notable, como la de la órbita de Mercurio, la fuerza de marea tiene un máximo en el perihelio y, por lo tanto, estabiliza las resonancias, como 3:2, lo que garantiza que el planeta apunte su eje de menor inercia aproximadamente al Sol cuando pasa por el perihelio. ^[130]

La razón original por la que los astrónomos pensaron que estaba sincronizado era que, cuando Mercurio estaba en la mejor posición para la observación, siempre estaba casi en el mismo punto de su resonancia 3:2, por lo que mostraba la misma cara. Esto se debe a que, casualmente, el período de rotación de Mercurio es casi exactamente la mitad de su período sinódico con respecto a la Tierra. Debido a la resonancia de giro-órbita 3:2 de Mercurio, un día solar dura aproximadamente 176 días terrestres. ^[26] Un día sideral (el período de rotación) dura aproximadamente 58,7 días terrestres. ^[26]

Las simulaciones indican que la excentricidad orbital de Mercurio varía caóticamente desde casi cero (circular) a más de 0,45 a lo largo de millones de años debido a perturbaciones de los otros planetas. ^{[26] [131]} Se pensaba que esto explicaba la resonancia de espín-órbita 3:2 de Mercurio (en lugar de la más habitual 1:1), porque es más probable que este estado surja durante un período de alta excentricidad. ^[132] Sin embargo, un modelado preciso basado en un modelo realista de respuesta de marea ha demostrado que Mercurio fue capturado en el estado de espín-órbita 3:2 en una etapa muy temprana de su historia, dentro de los 20 (más probablemente, 10) millones de años después de su formación. ^[133]

Las simulaciones numéricas muestran que una futura interacción resonante orbital secular con el perihelio de Júpiter puede hacer que la excentricidad de la órbita de Mercurio aumente hasta el punto en que exista una probabilidad del 1% de que la órbita se desestabilice en los próximos cinco mil millones de años. Si esto sucede, Mercurio puede caer en el Sol, colisionar con Venus, ser expulsado del Sistema Solar o incluso perturbar el resto del Sistema Solar interior. ^{[134] [135]}

En 1859, el matemático y astrónomo francés Urbain Le Verrier informó que la lenta precesión de la órbita de Mercurio alrededor del Sol no podía explicarse completamente mediante la mecánica newtoniana y las perturbaciones de los planetas conocidos. Sugirió, entre las posibles explicaciones, que otro planeta (o quizás en su lugar una serie de "corpúsculos" más pequeños) podría existir en una órbita incluso más cercana al Sol que la de Mercurio, para explicar esta perturbación. ^[136] Otras explicaciones consideradas incluían una ligera achatación del Sol. El éxito de la búsqueda de Neptuno basada en sus perturbaciones de la órbita de Urano llevó a los astrónomos a confiar en esta posible explicación, y el planeta hipotético fue llamado Vulcano , pero nunca se encontró un planeta así. ^[137]

La precesión del perihelio observada de Mercurio es de 5.600 segundos de arco (1,5556°) por siglo con respecto a la Tierra, o574,10 ± 0,65 segundos de arco por siglo ^[138] en relación con el ICRF inercial . La mecánica newtoniana, teniendo en cuenta todos los efectos de los demás planetas e incluyendo 0,0254 segundos de arco por siglo debido a la achatación del Sol, predice una precesión de 5.557 segundos de arco (1,5436°) por siglo en relación con la Tierra, o531,63 ± 0,69 segundos de arco por siglo en relación con el ICRF. ^[138] A principios del siglo XX, la teoría general de la relatividad de Albert Einstein proporcionó la explicación de la precesión observada, al formalizar la gravitación como mediada por la curvatura del espacio-tiempo. El efecto es pequeño: solo42,980 ± 0,001 segundos de arco por siglo (o 0,43 segundos de arco por año, o 0,1035 segundos de arco por período orbital) para Mercurio; por lo tanto, requiere un poco más de 12,5 millones de órbitas, o 3 millones de años, para una vuelta completa en exceso. Existen efectos similares, pero mucho menores, para otros cuerpos del Sistema Solar: 8,6247 segundos de arco por siglo para Venus, 3,8387 para la Tierra, 1,351 para Marte y 10,05 para Ícaro de 1566. [ ^{139] [140]}

Se calcula que la magnitud aparente de Mercurio varía entre −2,48 (más brillante que Sirio ) alrededor de la conjunción superior y +7,25 (por debajo del límite de visibilidad a simple vista) alrededor de la conjunción inferior . ^[16] La magnitud aparente media es 0,23, mientras que la desviación estándar de 1,78 es la mayor de cualquier planeta. La magnitud aparente media en la conjunción superior es −1,89, mientras que en la conjunción inferior es +5,93. ^[16] La observación de Mercurio se complica por su proximidad al Sol, ya que se pierde en el resplandor del Sol durante gran parte del tiempo. Mercurio puede observarse solo durante un breve período durante el crepúsculo de la mañana o de la tarde. ^[141]

Las observaciones de Mercurio realizadas con telescopios terrestres revelan únicamente un disco parcial iluminado con detalles limitados. El telescopio espacial Hubble no puede observar Mercurio en absoluto, debido a procedimientos de seguridad que impiden que apunte demasiado cerca del Sol. ^[142] Debido a que el desplazamiento de 0,15 revoluciones de la Tierra en un año mercuriano constituye un ciclo de siete años mercurianos (0,15 × 7 ≈ 1,0), en el séptimo año mercuriano, Mercurio sigue casi exactamente (7 días antes) la secuencia de fenómenos que mostró siete años mercurianos antes. ^[143]

Al igual que la Luna y Venus, Mercurio exhibe fases tal como se ve desde la Tierra. Es "nuevo" en la conjunción inferior y "lleno" en la conjunción superior. El planeta se vuelve invisible desde la Tierra en ambas ocasiones debido a que está oscurecido por el Sol, ^[141] excepto en su nueva fase durante un tránsito. Técnicamente, Mercurio es más brillante visto desde la Tierra cuando está en fase llena. Aunque Mercurio está más lejos de la Tierra cuando está lleno, la mayor área iluminada que es visible y el aumento de brillo de la oposición compensan con creces la distancia. ^[144] Lo opuesto es cierto para Venus, que parece más brillante cuando está en cuarto creciente , porque está mucho más cerca de la Tierra que cuando está gibosa . ^{[144] [145]}

Mercurio se observa mejor en el primer y último cuarto, aunque son fases de menor brillo. Las fases del primer y último cuarto ocurren en la mayor elongación al este y al oeste del Sol, respectivamente. En ambos momentos, la separación de Mercurio del Sol varía entre 17,9° en el perihelio y 27,8° en el afelio. ^{[143] [146]} En la mayor elongación occidental , Mercurio sale antes del amanecer y, en la mayor elongación oriental , se pone después del atardecer. ^[147]

Mercurio es más a menudo y fácilmente visible desde el hemisferio sur que desde el norte . Esto se debe a que la máxima elongación occidental de Mercurio ocurre solo a principios del otoño en el hemisferio sur, mientras que su mayor elongación oriental ocurre solo a fines del invierno en el hemisferio sur. ^[147] En ambos casos, el ángulo en el que la órbita del planeta intersecta el horizonte es maximizado, lo que le permite salir varias horas antes del amanecer en el primer caso y no ponerse hasta varias horas después del anochecer en el segundo desde latitudes medias del sur, como Argentina y Sudáfrica. ^[147]

Un método alternativo para ver Mercurio consiste en observar el planeta con un telescopio durante las horas del día, cuando las condiciones son despejadas, idealmente cuando está en su mayor elongación. Esto permite encontrar el planeta fácilmente, incluso cuando se utilizan telescopios con aperturas de 8 cm (3,1 pulgadas). Sin embargo, se debe tener mucho cuidado de no obstruir la vista del Sol debido al riesgo extremo de daño ocular. ^[148] Este método evita la limitación de la observación al anochecer cuando la eclíptica se encuentra a baja elevación (por ejemplo, en las tardes de otoño). El planeta está más alto en el cielo y menos efectos atmosféricos afectan la vista del planeta. Mercurio se puede ver tan cerca como 4° del Sol cerca de la conjunción superior cuando está casi en su punto más brillante.

Mercurio, como muchos otros planetas y las estrellas más brillantes, puede verse durante un eclipse solar total . ^[149]

Las primeras observaciones registradas de Mercurio se encuentran en las tablillas MUL.APIN . Estas observaciones fueron probablemente realizadas por un astrónomo asirio alrededor del siglo XIV a. C. ^[150] El nombre cuneiforme utilizado para designar a Mercurio en las tablillas MUL.APIN se transcribe como UDU.IDIM.GU\U ₄ .UD ("el planeta saltador"). ^{[c] [151]} Los registros babilónicos de Mercurio se remontan al primer milenio a. C. Los babilonios llamaron al planeta Nabu en honor al mensajero de los dioses en su mitología . ^[152]

El astrónomo greco - egipcio ^[153] Ptolomeo escribió sobre la posibilidad de tránsitos planetarios a través de la faz del Sol en su obra Hipótesis planetarias . Sugirió que no se habían observado tránsitos porque planetas como Mercurio eran demasiado pequeños para ser vistos, o porque los tránsitos eran demasiado infrecuentes. ^[154]

En la antigua China , Mercurio era conocido como "la Estrella de la Hora" ( Chen-xing 辰星). Estaba asociado con la dirección norte y la fase del agua en el sistema de las Cinco Fases de la metafísica. ^{[155] Las culturas} china , coreana , japonesa y vietnamita modernas se refieren al planeta literalmente como la "estrella del agua" (水星), basándose en los Cinco elementos . ^{[156] [157] [158]} La mitología hindú usaba el nombre Budha para Mercurio, y se pensaba que este dios presidía el miércoles. ^[159] El dios Odín (o Woden) del paganismo germánico estaba asociado con el planeta Mercurio y el miércoles. ^[160] Los mayas pueden haber representado a Mercurio como un búho (o posiblemente cuatro búhos; dos para el aspecto matutino y dos para el vespertino) que servían como mensajero al inframundo . ^[161]

En la astronomía islámica medieval , el astrónomo andalusí Abū Ishāq Ibrāhīm al-Zarqālī en el siglo XI describió el deferente de la órbita geocéntrica de Mercurio como ovalada, como un huevo o un pignon , aunque esta idea no influyó en su teoría astronómica ni en sus cálculos astronómicos. ^{[162] [163]} En el siglo XII, Ibn Bajjah observó "dos planetas como manchas negras en la cara del Sol", lo que más tarde fue sugerido como el tránsito de Mercurio y/o Venus por el astrónomo maragha Qotb al-Din Shirazi en el siglo XIII. ^[164] La mayoría de estos informes medievales de tránsitos se tomaron más tarde como observaciones de manchas solares . ^[165]

En la India, el astrónomo de la escuela de Kerala Nilakantha Somayaji desarrolló en el siglo XV un modelo planetario parcialmente heliocéntrico en el que Mercurio orbita alrededor del Sol, que a su vez orbita alrededor de la Tierra, similar al sistema ticónico propuesto posteriormente por Tycho Brahe a fines del siglo XVI. ^[166]

Las primeras observaciones telescópicas de Mercurio fueron realizadas por Thomas Harriot y Galileo a partir de 1610. En 1612, Simon Marius observó que el brillo de Mercurio variaba con la posición orbital del planeta y concluyó que tenía fases "de la misma manera que Venus y la Luna". ^[167] En 1631, Pierre Gassendi hizo las primeras observaciones telescópicas del tránsito de un planeta a través del Sol cuando vio un tránsito de Mercurio predicho por Johannes Kepler . En 1639, Giovanni Zupi utilizó un telescopio para descubrir que el planeta tenía fases orbitales similares a Venus y la Luna. La observación demostró de manera concluyente que Mercurio orbitaba alrededor del Sol. ^[26]

Un evento poco común en astronomía es el paso de un planeta por delante de otro ( ocultación ), visto desde la Tierra. Mercurio y Venus se ocultan mutuamente cada pocos siglos, y el evento del 28 de mayo de 1737 es el único observado históricamente, habiendo sido visto por John Bevis en el Observatorio Real de Greenwich . ^[168] La próxima ocultación de Mercurio por Venus será el 3 de diciembre de 2133. ^[169]

Las dificultades inherentes a la observación de Mercurio hicieron que fuera mucho menos estudiado que los otros planetas. En 1800, Johann Schröter hizo observaciones de las características de la superficie, afirmando haber observado montañas de 20 kilómetros de altura (12 millas). Friedrich Bessel utilizó los dibujos de Schröter para estimar erróneamente el período de rotación en 24 horas y una inclinación axial de 70°. ^[170] En la década de 1880, Giovanni Schiaparelli cartografió el planeta con mayor precisión y sugirió que el período de rotación de Mercurio era de 88 días, el mismo que su período orbital debido al bloqueo de mareas. ^[171] Este fenómeno se conoce como rotación sincrónica . El esfuerzo por cartografiar la superficie de Mercurio fue continuado por Eugenios Antoniadi , quien publicó un libro en 1934 que incluía tanto mapas como sus propias observaciones. ^[96] Muchas de las características de la superficie del planeta, en particular las características del albedo , toman sus nombres del mapa de Antoniadi. ^[172]

En junio de 1962, los científicos soviéticos del Instituto de Radioingeniería y Electrónica de la Academia de Ciencias de la URSS , dirigidos por Vladimir Kotelnikov , se convirtieron en los primeros en hacer rebotar una señal de radar en Mercurio y recibirla, iniciando las observaciones de radar del planeta. ^{[173] [174] [175]} Tres años después, las observaciones de radar realizadas por los estadounidenses Gordon H. Pettengill y Rolf B. Dyce, utilizando el radiotelescopio de Arecibo de 300 metros de ancho (330 yardas) en Puerto Rico , mostraron de manera concluyente que el período de rotación del planeta era de unos 59 días. ^{[176] [177]} La ​​teoría de que la rotación de Mercurio era sincrónica se había generalizado, y fue una sorpresa para los astrónomos cuando se anunciaron estas observaciones de radio. Si Mercurio estuviera bloqueado por las mareas, su cara oscura sería extremadamente fría, pero las mediciones de emisión de radio revelaron que era mucho más caliente de lo esperado. Los astrónomos se mostraron reacios a abandonar la teoría de la rotación sincrónica y propusieron mecanismos alternativos, como vientos potentes que distribuyen el calor, para explicar las observaciones. ^[178]

En 1965, el astrónomo italiano Giuseppe Colombo observó que el valor de rotación era de aproximadamente dos tercios del período orbital de Mercurio, y propuso que los períodos orbital y rotacional del planeta estaban bloqueados en una resonancia de 3:2 en lugar de 1:1. ^[179] Los datos del Mariner 10 confirmaron posteriormente esta opinión. ^[180] Esto significa que los mapas de Schiaparelli y Antoniadi no estaban "equivocados". En cambio, los astrónomos vieron las mismas características durante cada segunda órbita y las registraron, pero descartaron las observadas mientras tanto, cuando la otra cara de Mercurio estaba hacia el Sol, porque la geometría orbital significaba que estas observaciones se realizaron en malas condiciones de observación. ^[170]

Las observaciones ópticas desde tierra no arrojaron mucha luz sobre Mercurio, pero los radioastrónomos que utilizaron interferometría en longitudes de onda de microondas, una técnica que permite la eliminación de la radiación solar, pudieron discernir las características físicas y químicas de las capas del subsuelo hasta una profundidad de varios metros. ^{[181] [182]} No fue hasta que la primera sonda espacial pasó por Mercurio que se conocieron muchas de sus propiedades morfológicas más fundamentales. Además, los avances tecnológicos han llevado a mejorar las observaciones desde tierra. En 2000, el telescopio Hale de 1,5 metros (4,9 pies) del Observatorio del Monte Wilson realizó observaciones de imágenes de alta resolución . Proporcionaron las primeras vistas que resolvieron las características de la superficie en las partes de Mercurio que no fueron fotografiadas en la misión Mariner 10. ^[183] ​​La mayor parte del planeta ha sido cartografiada por el telescopio de radar de Arecibo, con una resolución de 5 km (3,1 mi), incluidos los depósitos polares en cráteres sombreados de lo que podría ser hielo de agua. ^[184]

• 
  Tránsito de Mercurio. Mercurio se ve como un punto negro debajo y a la izquierda del centro. La zona oscura sobre el centro del disco solar es una mancha solar .
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  La elongación es el ángulo que forman el Sol y el planeta, teniendo como punto de referencia la Tierra. Mercurio aparece cerca del Sol.
• 
  Hielo de agua (amarillo) en la región polar norte de Mercurio

Llegar a Mercurio desde la Tierra plantea importantes desafíos técnicos, porque orbita mucho más cerca del Sol que la Tierra. Una nave espacial con destino a Mercurio lanzada desde la Tierra debe viajar más de 91 millones de kilómetros (57 millones de millas) dentro del pozo de potencial gravitacional del Sol . Mercurio tiene una velocidad orbital de 47,4 km/s (29,5 mi/s), mientras que la velocidad orbital de la Tierra es de 29,8 km/s (18,5 mi/s). ^[111] Por lo tanto, la nave espacial debe realizar un cambio mayor en la velocidad ( delta-v ) para llegar a Mercurio y luego entrar en órbita, ^[186] en comparación con el delta-v requerido para, por ejemplo, misiones planetarias a Marte .

La energía potencial liberada al descender por el pozo de potencial del Sol se convierte en energía cinética , lo que requiere un cambio de delta-v para hacer algo más que pasar por Mercurio. Una parte de este presupuesto de delta-v puede proporcionarse mediante una asistencia gravitatoria durante uno o más sobrevuelos de Venus. ^[187] Para aterrizar de forma segura o entrar en una órbita estable, la nave espacial dependería completamente de motores de cohetes. El frenado aerodinámico está descartado porque Mercurio tiene una atmósfera insignificante. Un viaje a Mercurio requiere más combustible para cohetes que el necesario para escapar completamente del Sistema Solar. Como resultado, solo tres sondas espaciales lo han visitado hasta ahora. ^[188] Un enfoque alternativo propuesto utilizaría una vela solar para alcanzar una órbita sincrónica con Mercurio alrededor del Sol. ^[189]

La primera nave espacial que visitó Mercurio fue la Mariner 10 de la NASA (1974-1975). ^[20] La nave espacial utilizó la gravedad de Venus para ajustar su velocidad orbital de modo que pudiera acercarse a Mercurio, convirtiéndose en la primera nave espacial en utilizar este efecto de "honda" gravitacional y la primera misión de la NASA en visitar múltiples planetas. ^[190] La Mariner 10 proporcionó las primeras imágenes de cerca de la superficie de Mercurio, que inmediatamente mostraron su naturaleza llena de cráteres, y reveló muchos otros tipos de características geológicas, como las gigantescas escarpaduras que luego se atribuyeron al efecto de la ligera contracción del planeta a medida que su núcleo de hierro se enfría. ^[191] Desafortunadamente, la misma cara del planeta estaba iluminada en cada una de las aproximaciones de la Mariner 10. Esto hizo imposible la observación cercana de ambos lados del planeta, ^[192] y resultó en el mapeo de menos del 45% de la superficie del planeta. ^[193]

La sonda se acercó tres veces a Mercurio, la más cercana de las cuales la llevó a 327 km (203 mi) de la superficie. ^[194] En la primera aproximación, los instrumentos detectaron un campo magnético, para gran sorpresa de los geólogos planetarios: se esperaba que la rotación de Mercurio fuera demasiado lenta para generar un efecto dinamo significativo . La segunda aproximación se utilizó principalmente para obtener imágenes, pero en la tercera aproximación se obtuvieron datos magnéticos extensos. Los datos revelaron que el campo magnético del planeta es muy parecido al de la Tierra, que desvía el viento solar alrededor del planeta. Durante muchos años después de los encuentros de la Mariner 10 , el origen del campo magnético de Mercurio siguió siendo objeto de varias teorías en pugna. ^{[195] [196]}

El 24 de marzo de 1975, apenas ocho días después de su aproximación final, la Mariner 10 se quedó sin combustible. Como ya no era posible controlar con precisión su órbita, los controladores de la misión ordenaron a la sonda que se apagara. ^{[197] Se cree que} la Mariner 10 sigue orbitando alrededor del Sol y pasa cerca de Mercurio cada pocos meses. ^[198]

El 3 de agosto de 2004 se lanzó una segunda misión de la NASA a Mercurio, llamada MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging). En agosto de 2005, sobrevoló la Tierra y en octubre de 2006 y junio de 2007 Venus para colocarse en la trayectoria correcta y alcanzar una órbita alrededor de Mercurio. ^[199] El primer sobrevuelo de Mercurio tuvo lugar el 14 de enero de 2008, el segundo el 6 de octubre de 2008, ^[200] y el tercero el 29 de septiembre de 2009. ^[201] La mayor parte del hemisferio no fotografiado por el Mariner 10 fue cartografiado durante estos sobrevuelos. La sonda entró con éxito en una órbita elíptica alrededor del planeta el 18 de marzo de 2011. La primera imagen orbital de Mercurio se obtuvo el 29 de marzo de 2011. La sonda finalizó una misión de mapeo de un año, ^[200] y luego entró en una misión extendida de un año en 2013. Además de las observaciones y el mapeo continuos de Mercurio, MESSENGER observó el máximo solar de 2012. ^[202]

La misión se diseñó para aclarar seis cuestiones clave: la alta densidad de Mercurio, su historia geológica, la naturaleza de su campo magnético, la estructura de su núcleo, si tiene hielo en sus polos y de dónde proviene su tenue atmósfera. Para ello, la sonda llevaba dispositivos de captura de imágenes que recogían imágenes de mucha mayor resolución de mucho más Mercurio que la Mariner 10 , diversos espectrómetros para determinar la abundancia de elementos en la corteza y magnetómetros y dispositivos para medir las velocidades de las partículas cargadas. Se esperaba que las mediciones de los cambios en la velocidad orbital de la sonda se utilizaran para inferir detalles de la estructura interior del planeta. ^{[203] La maniobra final} de MESSENGER fue el 24 de abril de 2015, y se estrelló contra la superficie de Mercurio el 30 de abril de 2015. ^{[204] [205] [206]} El impacto de la nave espacial con Mercurio ocurrió a las 3:26:01 pm EDT el 30 de abril de 2015, dejando un cráter estimado en 16 m (52 ​​pies) de diámetro. ^[207]

La Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Japonesa desarrollaron y lanzaron una misión conjunta llamada BepiColombo , que orbitará Mercurio con dos sondas: una para mapear el planeta y la otra para estudiar su magnetosfera. ^[208] Lanzada el 20 de octubre de 2018, se espera que BepiColombo llegue a Mercurio en 2025. ^[209] Lanzará una sonda magnetométrica en una órbita elíptica, luego se dispararán cohetes químicos para depositar la sonda cartográfica en una órbita circular. Ambas sondas operarán durante un año terrestre. ^[208] La sonda cartográfica lleva una serie de espectrómetros similares a los de MESSENGER , y estudiará el planeta en muchas longitudes de onda diferentes, incluyendo infrarrojos , ultravioleta , rayos X y rayos gamma . ^[210] BepiColombo realizó tres de sus seis sobrevuelos planeados de Mercurio desde el 1 de octubre de 2021 ^[211] hasta el 19 de junio de 2023. ^{[212] [213]}

El 5 de marzo de 2024, la NASA publicó imágenes de los tránsitos de la luna Deimos , la luna Fobos y el planeta Mercurio vistos por el rover Perseverance en el planeta Marte.