Ближайшая к Солнцу планета — самая маленькая в нашей звездной системе. Ее радиус составляет примерно 2440 километров. Значительную часть объема занимает металлическое ядро, а поверхность покрыта многочисленными кратерами, равнинами, уступами и грядами.
О том, что Меркурий сжимается, планетологи узнали еще в 1970-х годах. Тогда аппарат Mariner 10 сфотографировал на его поверхности протяженные уступы, которые связали с глобальным сжатием. Причиной считается постепенное охлаждение недр: теряя оставшееся после формирования тепло, Меркурий становится меньше, а его кора деформируется. Одни ее участки надвигаются на другие, образуя на поверхности уступы и гряды.
Определить, насколько сократился радиус планеты, можно по размерам и распространенности этих структур. По предыдущим оценкам, он уменьшился на один-два — семь километров. Однако сами структуры распределены по разным участкам Меркурия: в одних областях их больше, в других — меньше, а в некоторых почти нет.
Такая картина плохо согласуется с простейшей моделью глобального охлаждения, где сжатие должно быть примерно равномерным. Одна из возможных причин в том, что тектоническая летопись Меркурия сохранилась не полностью.
Чтобы проверить, скрывает ли часть древних структур более молодой рельеф, исследовательская группа под руководством Гаку Нисияма (Gaku Nishiyama) из Немецкого центра авиации и космонавтики сравнила расположение уступов и гряд с неровностью поверхности Меркурия в разных регионах. Так ученые выявили четкую закономерность: известные следы сжатия встречались в основном там, где поверхность была сравнительно гладкой. То есть чем более неровной была местность, тем меньше в ней находили структур.
Причин может быть несколько. Во-первых, выброшенное при образовании молодых кратеров вещество могло засыпать более древние гряды и уступы. Во-вторых, на неровной, покрытой кратерами поверхности небольшие тектонические структуры на снимках заметить сложнее. В-третьих, рыхлый и пористый грунт при сжатии мог уплотняться, не образуя крупные разломы. Правда, последнее объяснение исследователи подтвердить или опровергнуть не смогли.
В модели, учитывающей все известные структуры, оценка уменьшения радиуса выросла с 8,3 до 11,6 километра. Если же брать только наиболее надежные крупные структуры, поправка оказывается сильно меньше — примерно 0,6 километра. В целом планетологи заключили, что из-за неровностей поверхности предыдущие оценки сжатия планеты могли быть занижены на 10-30 процентов.
Это означает, что представления о тепловой истории и внутреннем строении Меркурия придется уточнить. В частности, новая оценка может повлиять на предполагаемую толщину реголита и содержание серы в ядре планеты. Проверить эти выводы помогут данные миссии BepiColombo: ее лазерный высотомер BELA сможет детально изучить неровности на поверхности.
Похожая проблема может существовать и на других небесных телах. Например, поверхность лунных возвышенностей в среднем еще более неровная, поэтому часть следов сжатия естественного спутника Земли могла остаться незамеченной. Результаты научной работы опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.