Utarid

Utarid (pinjaman Arab: عُطارِد, rumi: `Uṭārid, ☿) adalah planet yang paling hampir dengan matahari, kira-kira 57.9 juta kilometer dan planet terkecil di dalam sistem suria. Diameter Utarid adalah 40% lebih kecil daripada Bumi, dan 40% lebih besar daripada Bulan. Malahan saiznya juga lebih kecil daripada bulan Musytari, Ganymede dan bulan Zuhal, Titan.

Utarid
عطارد

Planet Utarid seperti dilihat dari Mariner 10
Designasi
Adjektif	Mercurian
Ciri-ciri orbit
Epok J2000
Afelion	69,817,079 km 0.466 698 35 AU
Perihelion	46,001,272 km 0.307 499 51 AU
Paksi semimajor	57,909,176 km 0.387 098 93 AU
Kesipian	0.205 630 69
Tempoh qamari	115.8776 hari
Kelajuan purata orbit	47.36 km/saat
Min anomali	174.796°
Kecondongan	7.004 87° (3.38° ke khatulistiwa matahari)
Longitud nod menaik	48.331 67°
Argumen perihelion	29.124 78°
Satelit	Tiada
Ciri-ciri fizikal
Jejari khatulistiwa	2439.7 km (0.383 kali Bumi)
Isi padu	6.083×1010 km³ (0.056 kali Bumi)
Jisim	3.302×1023 kg (0.055 kali Bumi)
Min ketumpatan	5.427 g/cm³
Graviti permukaan khatulistiwa	3.701 m/s² (0.377 g)
Halaju lepas	4.435 km/s
Tempoh putaran ikut bintang	58.6462 hari (58 hari 15.5088 j)
Halaju putaran khatulistiwa	10.892 km/h (di khatulistiwa)
Kecondongan paksi	~0.01°
Jarak hamal kutub utara	281.01° (18 jam 44 min 2 saat) 1
Keserongan kutub utara	61.45°
Albedo	0.10-0.12
Suhu min purata maks • 0°N,0°W 100 K 340 K 700 K • 85°N,0°W 80 K 200 K 380 K
Magnitud ketara	−2.6 hingga 5.7
Diameter sudut	4.5" – 13"
Atmosfera
Komposisi	31.7% Kalium 24.9% Natrium 9.5% Oksigen Atom 7.0% Argon 5.9% Helium 5.6% Molekul Oksigen 5.2% Nitrogen 3.6% Karbon dioksida 3.4% Air 3.2% Hidrogen
sunting Lihat pendokumenan templat ini

Kehampirannya dengan Matahari dan kekecilannya menjadikannya planet yang paling sukar diamati. Permukaan di Utarid adalah lebih kurang sama dengan permukaan Bulan contohnya kawah-kawah asteroid dan tebing yang puluhan kilometer tinggi. Di permukaan Utarid, matahari kelihatan dua setengah kali ganda lebih daripada saiznya di Bumi. Namun, disebabkan ketiadaan atmosfera, cahaya tidak dapat diserakkan. Akibatnya, langit kelihatan gelap seperti di angkasa lepas. Di permukaan Utarid juga, Zuhrah dan Bumi kelihatan seperti bintang yang sangat cerah. Tidak banyak diketahui mengenai planet ini, kapal angkasa yang pertama daripada dua buah kapal yang mendekati planet Utarid adalah Mariner 10 dari tahun 1974 hingga 1975, yang hanya memetakan 45% daripada permukaan planet.^[1] Kapal angkasa yang kedua ialah kapal angkasa MESSENGER yang mengorbit dari 2011 hingga 2015, diikuti dengan BepiColombo yang bakal memulakan misi formalnya pada akhir 2026.

Ciri fizikal

Utarid ialah salah satu daripada planet-planet terestial Sistem Suria dan merupakan planet terkecil di Sistem Suria dengan jejari khatulisitwa sebanyak 2,439.7 km.^[2] Utarid dipenuhi oleh kira-kira 70% bahan logam dan selebihnya bahan silikat. Ketumpatan Utarid ialah 5.427 g/cm³, kedua tertinggi di Sistem Suria selepas Bumi (5.515 g/cm³). Sekiranya kemampatan graviti diabaikan, kemampatan Utarid ialah 5.3 g/cm³, melebihi ketumpatan Bumi, 4.4 g/cm³.^[3]

Suhu permukaan Utarid adalah daripada 100 ke 700 K (−173 ke 427 °C),^[4] dengan suhu permukaan di kawasan kutub tidak melebihi 180 K. Keamatan cahaya Matahari di Utarid pula berada dalam julat daripada 4.59 ke 10.61 kali pemalar suria, 1,370 W·m⁻².^[5]

Struktur dalaman

Struktur dalaman dan medan magnet Utarid

Kepadatan Utarid digunakan untuk mengkaji struktur dalamnya. Kepadatan Bumi yang tinggi terbentuk kerana tekanan graviti, terutamanya di bahagian teras. Namun begitu, Utarid jauh lebih kecil dan bahagian dalamnya tidak begitu sepadat Bumi sehingga kepadatannya yang tinggi diduga kerana planet tersebut mempunyai teras yang besar dan kaya dengan besi.^[6] Para pengkaji menyimpulkan bahwa teras Utarid menempati 42% isi padu planet (teras Bumi hanya menempati 17% isi padu Bumi). Menurut kajian baharu, kemungkinan besar teras Utarid adalah bersifat leburan.^[7]

Mantel setebal 600 km menyelimuti teras Utarid dan kerak Utarid dikira setebal 100 ke 200 km. Permukaan Utarid mempunyai banyak bukit-bukit yang kurus dengan beberapa mencapai ratusan kilometer panjangnya. Bukit-bukit ini didakwa terbentuk akibat proses teras dan mantel Utarid yang mendingin dan mengecut pada saat kerak sudah membatu.^[8]

Utarid mengandung lebih banyak besi daripada planet-planet Sistem Suria lain dan beberapa teori telah diajukan untuk menjelaskan perkara ini. Teori yang paling luas diterima ialah Utarid pada awalnya mempunyai nisbah logam-silikat mirip dengan meteor kondrit umumnya dan mempunyai jisim sekitar 2.25 kali jisim planet sekarang.^[9] Namun begitu, pada zaman awal Sistem Suria, Utarid dihentam oleh sebuah planetisimal berukuran sekitar seperenam jisim Utarid.^[9] Hentaman tersebut telah melepaskan sebahagian besar dari kerak dan mantel asli Utarid dan meninggalkan intinya.^[9] Proses yang sama juga telah dikemukakan untuk menjelaskan pembentukan Bulan.

Satu teori lain menyatakan bahawa Utarid mungkin terbentuk daripada nebula Matahari sebelum tenaga keluaran Matahari telah stabil. Utarid pada awalnya mempunyai dua kali jisim Utarid sekarang, tetapi dengan perkembangan proto-Matahari, suhu di sekitar Utarid boleh mencapai sekitar 2,500 ke 3,500 K dan mungkin mencapai 10,000 Kelvin.^[10] Sebagian besar permukaan Utarid akan mengewap pada suhu sebegitu lalu membuat sebuah atmosfera "wap batu" yang boleh tertiup oleh angin suria.^[10]

Secara keseluruhan, 46 lembangan impak telah dikenal pasti.^[11] Sebuah lembangan yang terkenal ialah Lembangan Tolstoj berbilang cincin dengan lebar 400 km (250 bt) yang mempunyai selimut sisa terpancut memanjang hingga 500 km (310 bt) dari pinggirnya dan lantai yang telah diisi oleh bahan dataran licin. Lembangan Beethoven mempunyai selimut sisa terpancut bersaiz serupa dan gelang berdiameter 625 km (388 bt).^[12] Seperti Bulan, permukaan Utarid berkemungkinan mengalami kesan proses luluhawa angkasa, termasuk angin suria dan kesan mikrometeorit.^[13]

Permukaan

Memandangkan pemahaman geologi Utarid hanya berdasarkan maklumat daripada Mariner 10 dan kajian dari Bumi setakat ini, geologi Utarid adalah yang paling kurang difahami dalam kalangan planet terestial,^[14] tetapi dijangka akan berkembang melalui maklumat yang diperoleh daripada MESSENGER. Secara umumnya, permukaan Utarid adalah serupa seperti permukaan Bulan dengan kesan kawah yang banyak, menandakan Utarid adalah tidak aktif secara geologi secara berbilion tahun.

Permukaan Utarid dihentam oleh komet dan asteroid ketika dan sejurus selepas pembentukan Utarid 4.6 bilion tahun lalu serta ketika Pembedilan Berat Akhir pada 3.8 bilion tahun lalu.^[15] Pada zaman ini, Utarid dihentam di keseluruhan permukaannya dan dibantu oleh ketiadaan atmosfera untuk memperlahankan hentaman.^[16] Pada ketika ini, gunung-gunung berapi Utarid masih aktif seperti yang diperhatikan di Lembangan Caloris yang dipenuhi lava dan membentuk permukaan licin seperti mare di Bulan.^[17][18]

Kawah hentaman

Utarid banyak dihujani oleh komet dan asteroid semasa dan sejurus selepas pembentukannya 4.6 bilion tahun yang lalu serta semasa episod seterusnya yang mungkin berasingan yang dipanggil Pembedilan Berat Akhir yang berakhir 3.8 bilion tahun lalu.^[19] Utarid menerima hentaman ke atas seluruh permukaannya semasa tempoh pembentukan kawah yang sengit ini,^[20] dibantu oleh ketiadaan atmosfera untuk memperlahankan hentaman.^[21] Pada masa ini, gunung berapi juga sangat aktif; lembangan dipenuhi oleh magma, menghasilkan dataran licin serupa dengan mare di Bulan.^[22][23] Salah satu kawah yang paling luar biasa ialah Apollodorus, atau "Labah-Labah", yang menempatkan satu siri palung pancaran memanjang keluar dari tapak hentamannya.^[24]

Kawah di Utarid mempunyai julat diameter daripada rongga kecil berbentuk mangkuk kepada lembangan hentaman berbilang gelangsepanjang ratusan kilometer. Ia muncul dalam semua keadaan kemerosotan, dari kawah sinar yang agak segar kepada sisa kawah yang sangat merosot. Kawah Utarid berbeza sedikit daripada kawah bulan kerana kawasan yang diselubungi oleh sisa terpancut adalah lebih kecil oleh sebab graviti permukaan Utarid yang lebih kuat.^[25] Menurut peraturan Kesatuan Astronomi Antarabangsa, setiap kawah baru mesti dinamakan sempena nama artis yang terkenal selama lebih daripada lima puluh tahun dan mati selama lebih daripada tiga tahun sebelum tarikh kawah itu dinamakan.

Pandangan atas Lembangan Caloris

Pandangan perspektif Lembangan Caloris – tinggi (merah); rendah (biru)

Kawah terbesar yang diketahui ialah Caloris Planitia, atau Lembangan Caloris, dengan diameter 1,550 km (960 bt).^[26] Hentaman yang mencipta Lembangan Caloris sangat kuat sehingga menyebabkan letusan lava dan meninggalkan lingkaran pergunungan sepusat ~ 2 km (1.2 bt) tinggi mengelilingi kawah hentaman. Lantai lembangan ini dipenuhi oleh dataran rata yang berbeza dalam aspek geologi, dipecahkan oleh rabung dan rekahan dalam corak berpoligon secara kasar. Akan tetapi, tidak jelas sama ada ia adalah aliran lava gunung berapi yang disebabkan oleh hentaman atau leburan hentaman yang besar.^[27]

Eksosfera

Utarid adalah terlalu kecil serta terlalu panas untuk memelihara atmosfera dalam jangka masa panjang,^[28] tetapi memiliki sebuah eksosfera nipis yang terdiri daripada unsur-unsur seperti hidrogen, helium, oksigen, natrium, kalsium dan kalium dengan tekanan kira-kira 0.5 nPa.^[29] Eksosfera ini tidak stabil kerana atom-atom yang membentuk eksosfera ini sentiasa hilang dan digantikan semula dari pelbagai punca.

Medan magnet

Rencana utama: Medan magnet Utarid

Meskipun memiliki saiz yang kecil serta tempoh putaran paksi yang lama, Utarid memiliki sebuah medan magnet yang global dan ketara. Pengukuran oleh Mariner 10 mendapati bahawa kekuatan medan magnet Utarid adalah kira-kira 1.1% kekuatan medan magnet Bumi. Medan magnet Utarid adalah bersifat dwikutub seperti medan magnet Bumi.^[30] Selain itu, medan magnet Utarid hampir selari dengan paksi planet jika dibandingkan dengan Bumi. Pengukuran oleh Mariner 10 dan MESSENGER mendapati bahawa kekuatan dan bentuk medan magnet Utarid adalah stabil.

Ada kemungkinan bahawa medan magnet ini dihasilkan oleh kesan dinamo dengan cara yang serupa dengan medan magnet Bumi.^[31][32] Kesan dinamo ini akan terhasil daripada peredaran teras cecair yang kaya dengan besi di planet ini. Kesan pemanasan pasang surut yang sangat kuat disebabkan oleh kesipian orbit yang tinggi di planet ini akan berfungsi untuk mengekalkan sebahagian daripada teras dalam keadaan cecair yang diperlukan untuk kesan dinamo ini.^[33][34]

Medan magnet Utarid cukup kuat untuk memesongkan angin suria di sekeliling planet, mewujudkan magnetosfera. Magnetosfera planet, walaupun cukup kecil untuk dimuatkan di dalam Bumi,^[35] cukup kuat untuk memerangkap plasma angin suria. Ini menyumbang kepada luluhawa ruang permukaan planet.^[36] Pemerhatian yang diambil oleh kapal angkasa Mariner 10 mengesan plasma tenaga rendah ini dalam magnetosfera di bahagian malam planet ini. Letupan zarah bertenaga dalam ekor magnet planet menunjukkan suatu kualiti dinamik terhadap magnetosfera planet.^[35]

Semasa penerbangan kedua pada 6 Oktober 2008, MESSENGER mendapati bahawa medan magnet Mercury boleh menjadi sangat "bocor". Kapal angkasa itu menemui "puting beliung" magnetik—kumpulan medan magnet berpintal yang menghubungkan medan magnet planet ke ruang antara planet—yang lebarnya sehingga 800 km atau sepertiga jejari planet. Tiub fluks magnet berpintal ini, secara teknikalnya dikenali sebagai peristiwa pemindahan fluks, membentuk tingkap terbuka dalam perisai magnet planet, di mana angin suria boleh masuk terus ke planet lalu memberi kesan ke permukaan Utarid melalui penyambungan semula magnet.^[37] Ini juga berlaku dalam medan magnet Bumi. Pemerhatian MESSENGER menunjukkan kadar penyambungan semula adalah sepuluh kali lebih tinggi di Utarid, tetapi kedekatannya dengan Matahari hanya menyumbang kira-kira sepertiga daripada kadar penyambungan semula yang diperhatikan oleh MESSENGER.^[37]

Orbit dan putaran

Orbit Utarid (2006)

Animasi orbit Utarid dan Bumi mengelilingi Matahari

Utarid mengambil masa kira-kira 88 hari untuk mengelilingi Matahari secara lengkap. Nilai kesipian orbit Utarid ialah 0.21, nilai tertinggi dalam kalangan planet Sistem Suria, dengan jarak di antara Matahari dengan Urarid berada dalam lingkungan 46 juta km ke 70 juta km. Kecondongan orbit Utarid ialah 7° berdasarkan ekliptik. Hal ini menyebabkan sebuah transit Utarid hanya boleh diperhatikan dari Bumi sebanyak sekali setiap tujuh tahun.^[38]

Kecondongan paksi Utarid adalah hampir sifat atau secara tepatnya, 0.027 darjah.^[39] Ini jauh lebih kecil daripada Musytari, yang mempunyai kecondongan paksi kedua terkecil dari semua planet pada 3.1 darjah. Ini bermakna bagi pemerhati di kutub Utarid, pusat Matahari tidak pernah naik lebih daripada 2.1 minit lengkok di atas ufuk.^[40] Sebagai perbandingan, saiz sudut Matahari seperti yang dilihat dari Utarid berjulat dari ​1 ¹⁄₄ hingga 2 darjah melintang. Utarid mengambil masa 58.7 hari untuk melakukan satu pusingan lengkap pada paksinya.^[41]

Utarid mencapai konjungsi inferior (pendekatan paling hampir dengan Bumi) setiap 116 hari Bumi secara purata, tetapi selang ini boleh berkisar antara 105 hari hingga 129 hari disebabkan oleh kesipian orbit planet yang ketara. Merkuri boleh mencapai hampir 82,200,000 km (0.549 astronomical unit; 51.1 juta batu) jaraknya ke Bumi, dan perlahan-lahan menurun: pendekatan seterusnya dalam 82,100,000 km (51 juta bt) pada tahun 2679, dan dalam lingkungan 82,000,000 km (51 juta bt) pada tahun 4487, tetapi ia tidak akan lebih dekat dengan Bumi daripada 80,000,000 km (50 juta bt) sehingga kira-kira tahun 28,622.^[42] Tempoh gerakan mundur seperti yang dilihat dari Bumi boleh berbeza dari 8 hingga 15 hari di kedua-dua belah konjungsi inferior. Julat besar ini timbul daripada kesipian orbit tinggi planet ini.^[43] Pada asasnya, oleh sebab Utarid paling hampir dengan Matahari, apabila mengambil purata dari masa ke masa, Utarid selalunya merupakan planet yang paling hampir dengan Bumi,^[44][45] dan—dalam ukuran itu—ia merupakanplanet yang paling hampir dengan setiap planet lain dalam Sistem Suria.^{[44][46][47][a]}

Tetapan longitud

Tetapan longitud Utarid menetapkan sifar longitud di salah satu daripada dua titik paling panas di permukaan. Walau bagaimanapun, ketika kawasan ini mula-mula dilawati oleh Mariner 10, meridian sifar ini berada dalam bahagian gelap sehingga mustahil untuk memilih ciri permukaan untuk menentukan kedudukan tepat meridian itu. Oleh itu, sebuah kawah kecil di sebelah barat telah dipilih, dipanggil Hun Kal, dijadikan titik rujukan tepat untuk mengukur longitud.^[48][49] Pusat Hun Kal mentakrifkan 20° meridian barat. Resolusi Kesatuan Astronomi Antarabangsa 1970 mencadangkan longitud diukur secara positif ke arah barat di Utarid.^[50] Oleh itu, dua tempat paling panas di khatulistiwa adalah di longitud 0° W dan 180° W, dan titik paling sejuk di khatulistiwa adalah di longitud 90° W dan 270° W. Walau bagaimanapun, projek MESSENGER menggunakan konvensyen positif timur.^[51]

Resonans putaran-orbit

Selepas satu orbit, Utarid telah berputar 1.5 kali, jadi selepas dua orbit lengkap hemisfera yang sama diterangi semula.

Selama bertahun-tahun, Utarid dianggap terkunci secara serentak dengan Matahari, yakni berputar sekali untuk setiap orbit dan sentiasa mengekalkan muka yang sama menghadap Matahari, dengan cara yang sama seperti sisi Bulan yang sama sentiasa menghadap Bumi. Pemerhatian radar pada tahun 1965 membuktikan bahawa planet ini mempunyai resonans putaran-orbit 3:2, yakni Utarid berputar tiga kali untuk setiap dua pusingan mengelilingi Matahari. Kesipian orbit Utarid menjadikan resonans ini stabil—ketika perihelion, apabila pasang suria paling kuat, Matahari hampir tidak bergerak di langit Utarid.^[52]

Sebab asal ahli astronomi menganggap Utarid terkunci ialah apabila Utarid terletak di kedudukan terbaik buat pemerhatian, ia sentiasa hampir pada titik yang sama dalam resonans 3:2-nya, justeru menunjukkan wajah yang sama. Ini kerana, secara kebetulan, tempoh putaran Utarid hampir tepat separuh daripada tempoh sinodiknya berkenaan dengan Bumi. Disebabkan oleh resonans putaran-orbit Utarid 3:2, satu hari suria berlangsung kira-kira 176 hari Bumi.^[53] Satu hari sidereal (tempoh putaran) berlangsung kira-kira 58.7 hari Bumi.^[53]

Peliukan perihelion

Liukan apsis orbit Utarid

Pada tahun 1859, ahli matematik dan astronomi Perancis Urbain Le Verrier melaporkan bahawa liukan perlahan orbit Utarid mengelilingi Matahari tidak dapat dijelaskan sepenuhnya oleh mekanik Newton serta gangguan oleh planet yang diketahui. Beliau mencadangkan, di antara penjelasan yang mungkin, bahawa planet lain (atau mungkin sebaliknya satu siri "korpuskul") yang lebih kecil mungkin wujud dalam orbit yang lebih dekat dengan Matahari daripada Utarid, untuk menjelaskan gangguan ini.^[54] Penjelasan lain yang dipertimbangkan termasuk keoblatan ringan Matahari. Kejayaan pencarian Neptun berdasarkan gangguannya terhadap orbit Uranus menyebabkan ahli astronomi meletakkan kepercayaan pada penjelasan yang mungkin ini, dan planet hipotesis itu dinamakan Vulcan, tetapi tidak pernah ditemui planet sedemikian.^[55]

Liukan perihelion yang diperhatikan di Utarid ialah 5,600 saat arka (1.5556°) setiap abad berbanding Bumi, atau 7002574100000000000♠574.10±0.65 setiap abad^[56] berbanding dengan ICRF inersia. Mekanik Newton, dengan mengambil kira semua kesan dari planet lain dan termasuk 0.0254 saat lengkok setiap abad disebabkan oleh oblateness Matahari, meramalkan pendahuluan 5,557 saat lengkok (1.5436°) setiap abad berbanding Bumi, atau 7002531630000000000♠531.63±0.69 setiap abad berbanding ICRF.^[56] Pada awal abad ke-20, teori relativiti am Albert Einstein memberikan penjelasan terhadap liukan yang diperhatikan, dengan memformalkan graviti sebagai pengantara oleh kelengkungan ruang masa. Kesannya kecil: hanya 7001429799999999999♠42.980±0.001 setiap abad (atau 0.43 saat lengkok setahun, atau 0.1035 saat lengkok setiap tempoh orbit) buat Utarid; oleh itu, ia memerlukan sedikit lebih 12.5 juta orbit, atau 3 juta tahun, untuk melengkapkan pusingan lebihan penuh. Kesan yang serupa, tetapi jauh lebih kecil, wujud dalam jasad Sistem Suria yang lain: 8.6247 saat lengkok setiap abad untuk Zuhrah, 3.8387 untuk Bumi, 1.351 untuk Marikh dan 10.05 untuk 1566 Icarus.^[57][58]

Pengamatan

Peredaran planet ini sering diperhatikan manusia pada zaman Baharian, namun peredarannya yang laju menyebabkan ia kelihatan pada dua waktu berbeza sehingga disangka sebagai dua bintang berlainan; hal ini dibetulkan masyarakat Yunani Purba seawal 350 SM.^[59] Kelajuan bintang ini memberi nama Ἑρμής Hermēs, dewa pengutus kepercayaan mereka^[60] (turut diterapkan dalam bahasa Yunani moden Ερμής Ermis^[61]) ataupun Στίλβων Stilbōn "berkilauan". Hal ini turut ditiru masyarakat Rom Purba yang menamakan bintang ini sempena dewa setara mereka tersendiri, Mercurius).^[59][62]

Nota

1. Dalam tulisan astronomi, istilah "planet terdekat" biasanya bererti "dua planet yang berhampiran pada jarak terdekat". Dalam erti lain, orbit planet-planet yang menghampiri dalam jarak terdekat. Akan tetapi, ini tidak bermakna dua planet ini berhampiran sebegini dalam jangka masa lama. Contohnya, oleh sebab Utarid lebih dekat dengan Matahari berbanding Zuhrah, Utarid menghabiskan lebih banyak masa berhampiran dengan Bumi; maka boleh dikatakan Utarid merupakan "planet terdekat dengan Bumi ketika dipuratakan sepanjang masa". Akan tetapi, dengan takrifan "kehampiran" sebegini, Utarid boleh dikatakan "planet terdekat" dengan semua planet lain di Sistem Suria.