Радиолокационное изображение северной полярной области Меркурия показано наложенным на мозаику изображений MESSENGER того же района. Предоставлено: НАСА / Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса / Вашингтонский институт Карнеги / Национальный центр астрономии и ионосферы, Обсерватория Аресибо
Более 20 лет назад в северной полярной области на Меркурии были обнаружены радарные материалы, и с тех пор ученые предположили, что там может скрываться водяной лед в постоянно затененных областях. Последние данные с космического корабля MESSENGER, который сейчас вращается вокруг планеты, ближайшей к Солнцу, подтверждают, что Меркурий действительно удерживает водяной лед, а также органический материал внутри постоянно затененных кратеров на его северном полюсе. Ученые сегодня сказали, что Меркурий может удерживать от 100 до 1 триллиона тонн водяного льда на обоих полюсах, а местами лед может достигать глубины до 20 метров. Кроме того, интригующий темный материал, который покрывает лед, может содержать другие летучие вещества, такие как органика.
Команда MESSENGER опубликовала на этой неделе три статьи в журнале Science, в которых представлены три новые линии доказательств того, что водяной лед доминирует над компонентами внутри кратеров на северном полюсе Меркурия.
«Водяной лед прошел три сложных испытания, и мы не знаем ни одного другого соединения, которое соответствовало бы характеристикам, которые мы измерили на космическом корабле MESSENGER», - сказал на брифинге главный исследователь MESSENGER Шон Соломон. «Эти данные показывают очень важную главу истории о том, как со временем кометы и астероиды, богатые водой, доставляли водный лед на внутренние планеты».
MESSENGER прибыл в Меркурий в прошлом году, и данные нейтронного спектрометра и лазерного высотомера космического корабля использовались для наблюдений на северном полюсе планеты.
Слой водяного льда толщиной в несколько метров обозначен белым. Обильные атомы водорода внутри льда препятствуют выходу нейтронов в космос. Признаком повышения концентрации водорода (и, как следствие, водяного льда) является снижение скорости обнаружения нейтронами с планеты MESSENGER. Предоставлено: НАСА / Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса / Вашингтонский институт Карнеги.
Нейтронная спектроскопия измеряет средние концентрации водорода в ярких радарных областях Меркурия, и ученые смогли получить концентрации водяного льда из измерений водорода.
«Нейтронные данные показывают, что полярные отложения Меркурия в ярких радарах содержат в среднем богатый водородом слой толщиной более десятков сантиметров под поверхностным слоем толщиной от 10 до 20 сантиметров, который менее богат водородом», - сказал Дэвид Лоуренс, MESSENGER Участвующий ученый из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса и ведущий автор одной из статей. «В погребенном слое содержание водорода соответствует почти чистому водяному льду».
Это изображение показывает солнечный свет, который достигает дна и края кратера Прокофьева. Направленные на север части обода и внутренней части остаются в вечной тени, как и многие другие кратеры. Нажмите на изображение, чтобы посмотреть фильм, который имитирует приблизительно половину солнечного дня Меркурия (176 земных дней) и использует цифровую модель местности, полученную из измерений MLA. Предоставлено NASA Центр космических полетов им. Годдарда / Массачусетский технологический институт / Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса / Вашингтонский институт Карнеги.
Данные с ртутного лазерного высотомера MESSENGER (MLA), который выпустил более 10 миллионов лазерных импульсов на Меркурии для составления подробных карт топографии планеты, подтверждают результаты радиолокации и измерения нейтронного спектрометра в полярной области Меркурия. Грегори Нейман из Центра полетов имени Годдарда НАСА, ведущий автор второй статьи, сказал, что команда использовала топографические данные для разработки моделей освещения северных полярных кратеров Меркурия, выявляя нерегулярные темные и яркие отложения на ближней инфракрасной длине волны вблизи северного полюса Меркурия.
«Настоящим сюрпризом является то, что вокруг ярких областей были темные области, которые были более распространенными, чем радарные яркие области, - сказал Нейман на брифинге в четверг. «Они - одеяло, которое защищает яркие летучие вещества, которые лежат под ним».
Нойманн сказал, что удары комет или астероидов, богатых летучими веществами, могли обеспечить как темные, так и яркие отложения, что было подтверждено в третьей статье под руководством Дэвида Пейджа из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Пейдж и его коллеги предоставили первые подробные модели поверхностных и приповерхностных температур северных полярных регионов Меркурия, которые используют фактическую топографию поверхности Меркурия, измеренную с помощью MLA. Измерения «показывают, что пространственное распределение областей высокого радиолокационного рассеяния хорошо согласуется с предсказанным распределением термостойкого водяного льда», сказал он.
Карта «вечной мерзлоты» на Меркурии, показывающая расчетные глубины под поверхностью, на которой, по прогнозам, водяной лед является термически стабильным. Серые области - области, которые являются слишком теплыми на всех глубинах для стабильного водяного льда. Цветные области достаточно холодные, чтобы подповерхностный лед был стабильным, а белые области - достаточно холодные открытые поверхностные слои льда, чтобы быть стабильными. Результаты тепловой модели предсказывают наличие поверхностного и подземного водяного льда в тех же местах, где они наблюдаются с помощью наземных радаров и наблюдений MLA. Предоставлено: NASA / UCLA / Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса / Вашингтонский институт Карнеги.
По словам Пейдж, темный материал, скорее всего, представляет собой смесь сложных органических соединений, доставляемых в Меркурий под воздействием комет и летучих астероидов, тех же самых объектов, которые, вероятно, доставляли воду на самую внутреннюю планету. Органический материал мог затемниться под воздействием сильного излучения на поверхности Меркурия, даже в постоянно затененных областях.
Этот темный изолирующий материал является новой и интригующей частью истории Меркурия, которую MESSENGER стремится разгадать, сказал Соломон, и ставит вопросы о том, какие типы органики можно найти там. Соломон добавил, что Меркурий теперь может стать объектом интереса для астробиологии, но недвусмысленно сказал, что никто из ученых не считает, что на Меркурии есть жизнь. Это может, однако, предоставить информацию о росте органики на Земле.
Кроме того, ученый сказал, что вероятность появления жидкой воды на Меркурии равна нулю, хотя температура в некоторых регионах будет благоприятной для жидкой воды. Но без атмосферы на Меркурии вода долго не задержится. «Это будет очень быстро лед или пар», - сказала Пейдж.
Эта схема орбиты MESSENGER иллюстрирует некоторые проблемы, связанные с получением наблюдений за северной полярной областью Меркурия. Предоставлено: НАСА / Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса / Вашингтонский институт Карнеги.
Соломон сказал, что получение этих измерений не было легким и не было быстрым. «Даже в самых высоких широтах, достигнутых MESSENGER, космический корабль должен смотреть под косым углом, чтобы смотреть на северные полярные регионы», - сказал он.
Во время своей основной орбитальной миссии MESSENGER находился на 12-часовой орбите и находился на высоте между 244 и 640 км в самой северной точке своей траектории. С апреля 2012 года MESSENGER находится на 8-часовой орбите, как показано выше, и находится на высоте между 311 и 442 км в самой северной точке своей траектории. Даже от этих высоких широт полярные отложения Меркурия заполняют лишь небольшую часть поля зрения многих инструментов MESSENGER.
Но, несмотря на трудности, сказал Соломон, полтора года работы MESSENGER на орбите уже дали четкие результаты.
Источники: MESSENGER, НАСА
