W 2012 roku naukowcy z przyjemnością odkryli, że w polarnych regionach Merkurego wykryto ogromne ilości lodu wodnego. Chociaż istnienie lodu wodnego w tym permanentnie zacienionym regionie było przedmiotem spekulacji przez około 20 lat, dopiero po tym, jak sonda kosmiczna Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry i Ranging (MESSENGER) zbadała region polarny, zostało to potwierdzone .
Na podstawie danych MESSENGER oszacowano, że Merkury może mieć od 100 miliardów do 1 biliona ton wody lodowej na obu biegunach i że lód może mieć głębokość do 20 metrów (65,5 stóp) w niektórych miejscach. Jednak nowe badanie przeprowadzone przez zespół naukowców z Brown University wskazuje, że w północnym regionie polarnym mogą znajdować się trzy dodatkowe duże kratery i wiele innych mniejszych.
Badanie, zatytułowane „Nowe dowody na obecność lodu na powierzchni wody w małych pułapkach zimna i trzech dużych kraterach w północnym regionie polarnym Merkurego z wysokościomierza laserowego Mercury”, zostało niedawno opublikowane w Listy z badań geofizycznych. Zespół pod przewodnictwem Ariela Deutscha, stypendysty NASA ASTAR i doktoranta na Brown University, zastanowił się, w jaki sposób złoża na małą skalę mogą radykalnie zwiększyć całkowitą ilość lodu na Merkurym.
Pomimo tego, że jest najbliższą Słońcem planetą i doświadcza palących temperatur powierzchni po jej stronie zwróconej w stronę Słońca, niski przechył osiowy Merkurego oznacza, że jego regiony polarne są trwale zacienione i doświadczają średnich temperatur około 200 K (-73 ° C; -100 ° FA). Pomysł, że lód może istnieć w tych regionach, sięga lat 90., kiedy ziemskie teleskopy radarowe wykryły wysoce odbijające punkty w kraterach polarnych.
Potwierdzono to, gdy sonda MESSENGER wykryła sygnały neutronowe z bieguna północnego planety, które były zgodne z lodem wodnym. Od tego czasu panuje ogólna zgoda co do tego, że lód na powierzchni Merkurego był ograniczony do siedmiu dużych kraterów. Ale jak wyjaśniła Ariel Deutsch w oświadczeniu prasowym Uniwersytetu Browna, ona i jej zespół starali się wyjść poza nich:
„Założono, że lód na powierzchni Merkurego występuje głównie w dużych kraterach, ale pokazujemy również dowody występowania tych złóż na mniejszą skalę. Dodanie tych niewielkich złóż do dużych złóż w kraterach znacznie zwiększa zasoby lodu powierzchniowego na Merkurym. ”
Ze względu na to nowe badanie do Deutsch dołączył Gregory A. Neumann, naukowiec z NASA Goddard Space Flight Center i James W. Head. Oprócz bycia profesorem na Wydziale Nauk o Ziemi, Środowisku i Planetarnym w Brown, Head był również współ-śledczym w misjach MESSENGER i Lunar Reconnaissance Orbiter.
Wspólnie przeanalizowali dane z przyrządu Mercury Laser Altimeter (MLA) firmy MESSENGER. Instrument ten został wykorzystany przez MESSENGERa do pomiaru odległości między statkiem kosmicznym a Merkurego, a uzyskane dane są następnie wykorzystywane do tworzenia szczegółowych map topograficznych powierzchni planety. Ale w tym przypadku MLA zastosowano do pomiaru współczynnika odbicia powierzchni, co wskazywało na obecność lodu.
Jako specjalista od przyrządów w misji MESSENGER, Neumann był odpowiedzialny za kalibrację sygnału odbicia wysokościomierza. Sygnały te mogą się różnić w zależności od tego, czy pomiary są pobierane z góry, czy pod kątem (ten ostatni jest określany jako odczyt „poza-nadir”). Dzięki korektom Neumanna badacze byli w stanie wykryć osady o wysokim współczynniku odbicia w trzech kolejnych dużych kraterach zgodnych z lodem wodnym.
Według ich szacunków te trzy kratery mogą zawierać pokrywy lodowe o powierzchni około 3400 kilometrów kwadratowych. Ponadto zespół przyjrzał się terenowi otaczającemu te trzy duże kratery. Chociaż obszary te nie były tak odbijające jak pokrywy lodowe wewnątrz kraterów, były jaśniejsze niż średni współczynnik odbicia powierzchni Merkurego.
Oprócz tego przyjrzeli się również danych wysokościomierza, aby znaleźć dowody występowania złóż na mniejszą skalę. Znaleźli cztery mniejsze kratery, każdy o średnicy mniejszej niż 5 km (3 mil), które również były bardziej odbijające niż powierzchnia. Z tego wywnioskowali, że było nie tylko więcej dużych złożów lodu, które wcześniej nie zostały odkryte, ale prawdopodobnie wiele mniejszych „zimnych pułapek”, w których mógłby również istnieć lód.
Pomiędzy tymi trzema nowo odkrytymi dużymi złożami a czymś, co może być setkami mniejszych złóż, całkowita objętość lodu na Merkurym może być znacznie większa niż wcześniej sądziliśmy. Jak powiedział Deutsch:
„Sugerujemy, że ta sygnatura o podwyższonym współczynniku odbicia jest napędzana małymi plamami lodu rozrzuconymi po tym terenie. Większość z tych łat jest zbyt mała, aby można je było rozwiązać indywidualnie z przyrządem wysokościomierza, ale łącznie przyczyniają się one do ogólnego zwiększonego współczynnika odbicia… Te cztery były tylko tymi, które mogliśmy rozwiązać przy pomocy przyrządów MESSENGER. Uważamy, że prawdopodobnie jest ich o wiele, wiele więcej, od rozmiarów od jednego kilometra do kilku centymetrów. ”
W przeszłości badania powierzchni Księżyca potwierdziły również obecność lodu wodnego w jego kraterowych obszarach polarnych. Dalsze badania wykazały, że poza większymi kraterami małe „zimne pułapki” mogą również zawierać lód. Według niektórych modeli uwzględnienie tych mniejszych złóż mogłoby skutecznie podwoić szacunki całkowitej ilości lodu na Księżycu. Podobnie było w przypadku Merkurego.
Ale jak wskazał Jim Head (który pełnił również rolę doradcy doktora Deutscha w tym badaniu), praca ta dodaje nowe spojrzenie na krytyczne pytanie, skąd pochodzi woda w Układzie Słonecznym. „Jedną z głównych rzeczy, które chcemy zrozumieć, jest to, w jaki sposób woda i inne substancje lotne są rozprowadzane przez wewnętrzny Układ Słoneczny - w tym Ziemię, Księżyc i naszych planetarnych sąsiadów” - powiedział. „To badanie otwiera oczy na nowe miejsca w poszukiwaniu dowodów na obecność wody i sugeruje, że na Merkurym jest o wiele więcej, niż nam się wydawało”.
Oprócz wskazania, że Układ Słoneczny może być bardziej wodnisty niż wcześniej podejrzewano, obecność obfitego lodu na Merkurym i Księżycu wzmocniła propozycje budowy posterunków na tych ciałach. Placówki te mogłyby być w stanie przekształcić lokalne złoża lodu wodnego w paliwo hydrazynowe, co drastycznie zmniejszyłoby koszty montażu misji dalekiego zasięgu w całym Układzie Słonecznym.
Jeśli chodzi o mniej spekulacyjną stronę rzeczy, niniejsze badanie oferuje również nowe spojrzenie na to, w jaki sposób ukształtował się i ewoluował Układ Słoneczny. Jeśli woda jest dziś o wiele bardziej obfita, niż wiemy, oznaczałoby to, że więcej było obecnych we wczesnych epokach formacji planetarnej, prawdopodobnie gdy była ona dystrybuowana w Układzie Słonecznym przez asteroidy i komety.
