Зображено радіолокаційне зображення північної полярної області Меркурія, накладене на мозаїку зображень MESSENGER того самого району. Кредит: Лабораторія прикладної фізики NASA / Джона Хопкінса / Інститут Карнегі у Вашингтоні / Національний центр астрономії та іоносфери, обсерваторія Аресібо
Понад 20 років тому яскраві радіолокаційні матеріали були помічені в північному полярному регіоні на Меркурії, і відтоді вчені постулювали, що водний лід може ховатися там у постійно затінених регіонах. Останні дані космічного корабля MESSENGER - який зараз знаходиться навколо орбіти найближчої до Сонця планети - підтверджують, що Меркурій дійсно утримує водний лід, а також органічний матеріал у постійно затінених кратерах на його північному полюсі. Вчені сьогодні заявили, що Меркурій міг би утримувати від 100 мільярдів до 1 трлн тонн водного льоду на обох полюсах, а лід міг бути глибиною до 20 метрів. Крім того, інтригуючий темний матеріал, який покриває лід, може містити інші летючі речовини, наприклад, органіку.
Команда MESSENGER опублікувала на цьому тижні три статті в журналі Science, в яких представлені три нові рядки доказів того, що водний лід переважає над компонентами всередині кратерів на північному полюсі Меркурія.
"Водяний лід пройшов три складні випробування, і ми не знаємо жодної іншої сполуки, яка б відповідала характеристикам, які ми вимірювали з космічним кораблем MESSENGER", - заявив сьогодні на брифінгу головний слідчий MESSENGER Шон Соломон. "Ці висновки виявляють дуже важливу главу історії того, як комети та астероїди, багаті водою, з часом доставляли водні льоди на внутрішні планети".
MESSENGER прибув до Меркурія минулого року, і для спостереження на північному полюсі планети були використані дані нейтронного спектрометра та лазерного висоти космічного корабля.
Шар водяного льоду товщиною кілька метрів зображений білим кольором. Багаті атоми водню всередині льоду зупиняють виведення нейтронів у космос. Підписом підвищених концентрацій водню (і, за висновком, водного льоду) є зниження швидкості виявлення МЕСЕНГЕРА нейтронів з планети. Кредит: Лабораторія прикладної фізики NASA / Johns Hopkins University / Carnegie Institute of Washington
Нейтронна спектроскопія вимірює середні концентрації водню в яскравих радіолокаційних районах Меркурія, і вчені змогли отримати концентрації водного льоду за допомогою вимірювання водню.
"Дані нейтронів вказують на те, що полярні відкладення Меркурія в полярних відкладах містять, в середньому, водний шар товщиною понад десятки сантиметрів під поверхневим шаром товщиною від 10 до 20 сантиметрів, який менш багатий воднем", - сказав Девід Лоуренс, Вчений-учасник MESSENGER, який базується в лабораторії прикладної фізики Університету Джона Хопкінса і головний автор одного з робіт. "Похований шар має вміст водню, що відповідає майже чистому водному льоду".
На цьому зображенні зображено сонячне світло, яке досягає підлоги та обід кратера Прокоф'єва. Частини обідка та внутрішні частини, що виходять на північ, залишаються у вічній тіні, як і у багатьох інших кратерів. Клацніть на зображенні, щоб переглянути фільм, який імітує приблизно половину сонячного дня Меркурія (176 земних днів) та використовує цифрову модель рельєфу, отриману на основі вимірювань MLA. Кредит: Центр космічних польотів NASA Goddard / Массачусетський технологічний інститут / Лабораторія прикладної фізики університету Джона Хопкінса / Інститут Карнегі у Вашингтоні.
Дані з лазерного висоти ртуті MESSENGER (MLA) - який випустив понад 10 мільйонів лазерних імпульсів на Меркурій для складання детальних карт топографії планети - підтверджують результати радарів та вимірювання нейтронного спектрометра полярної області Меркурія. Грегорі Нойман з центру польотів НАСА Годдарда, головний автор другої статті заявив, що команда використовувала топографічні дані для розробки моделей освітлення північних полярних кратерів Меркурія, виявляючи нерегулярні темні та яскраві відкладення на ближній інфрачервоній довжині хвилі біля північного полюса Меркурія.
"Справжньою несподіванкою є те, що навколо світлих областей були темні ділянки, які були більш проникливими, ніж яскраві радіолокаційні зони", - заявив Нойман на брифінгу в четвер. "Вони - ковдра, яка захищає яскраві летючі речовини, які лежать під ними".
Нойман заявив, що вплив комет або багатих на летючі астероїди міг забезпечити як темні, так і світлі поклади, знахідка підтверджена в третій статті під керівництвом Девіда Пейга з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі.
Пейдж та його колеги запропонували перші детальні моделі температури та приповерхневих температур північних полярних регіонів Меркурія, які використовують фактичну топографію поверхні Меркурія, виміряну МЛУ. Проведені вимірювання "показують, що просторове розподілення областей високої радіолокаційної розсіювання добре відповідає прогнозованому розподілу термічно стійкого водного льоду", - сказав він.
Карта «вічної мерзлоти» на Меркурії, що показує розрахункові глибини нижче поверхні, на якій водний лід передбачається термічно стабільним. Сірі ділянки - це області, які занадто теплі на всіх глибинах для стабільного водяного льоду. Пофарбовані ділянки досить холодні, щоб підземний лід був стійким, а білі - досить холодним, оголений поверхневий лід, щоб бути стабільним. Результати теплової моделі передбачають наявність поверхневого та підземного водного льоду в тих самих місцях, де вони спостерігаються за допомогою земляних радарів та спостережень MLA. Кредит: NASA / UCLA / Лабораторія прикладної фізики університету Джона Хопкінса / Інститут Карнегі у Вашингтоні
За словами Пейдж, темний матеріал, швидше за все, являє собою суміш складних органічних сполук, доставлених Меркурію під впливом комет і багатих на летючі астероїди, тих же об'єктів, які, ймовірно, доставляли воду до самої внутрішньої планети. Органічний матеріал, можливо, ще більше потемнів від впливу сильного випромінювання на поверхні Меркурія, навіть у постійно затінених місцях.
Цей темний ізоляційний матеріал є новою та інтригуючою частиною історії Меркурія, яку MESSENGER прагне розгадати, сказав Соломон і ставить питання про те, які види органіки там можна знайти. Соломон додав, що Меркурій зараз може стати об'єктом інтересу для астробіології, але сказав непевним чином, що ніхто з учених не вважає, що на Меркурії є життя. Це, однак, може дати інформацію про підйом органіки на Землі.
Крім того, вчений сказав, що на Ртуті є рідкий шанс рідкої води, хоча температура в деяких регіонах сприятиме рідкій воді. Але без атмосфери на Меркурії вода довго не затримуватиметься. "Це був би лід або пара дуже швидко", - сказала Пейдж.
Ця схема орбіти MESSENGER ілюструє деякі труднощі для отримання спостережень за північним полярним регіоном Меркурія. Кредит: Лабораторія прикладної фізики NASA / Johns Hopkins University / Carnegie Institute of Washington
Соломон сказав, що отримати ці вимірювання було непросто і не швидко. "Навіть на найвищих широтах, досягнутих MESSENGER, космічний апарат повинен дивитися під косим кутом, щоб дивитися на північні полярні регіони", - сказав він.
Під час своєї первинної орбітальної місії MESSENGER знаходився на орбіті 12 годин і знаходився на висоті між 244 та 640 км у найпівнічнішій точці своєї траєкторії. З квітня 2012 року MESSENGER знаходився на 8-годинній орбіті, показаній вище, і він знаходився на висоті між 311 і 442 км у самій північній точці своєї траєкторії. Навіть з огляду на великі широти, полярні відклади Меркурія заповнюють лише невелику частину поля зору багатьох інструментів MESSENGER.
Але, незважаючи на виклики, сказав Соломон, півтора роки МЕСЕНГЕР на орбіті тепер дали чіткі результати.
Джерела: MESSENGER, NASA
