Еще в 2012 году ученые были рады обнаружить, что в полярных регионах Меркурия было обнаружено огромное количество водяного льда. Хотя существование водяного льда в этом постоянно затененном регионе было предметом спекуляций в течение примерно 20 лет, только после того, как космический аппарат «Ртуть», «Космическая среда», «Геохимия» и «Ranging» (MESSENGER) изучил полярный регион, это подтвердилось. ,
На основании данных MESSENGER было подсчитано, что у Меркурия может быть от 100 до 1 триллиона тонн водяного льда на обоих полюсах, и что местами лед может иметь глубину до 20 метров (65,5 фута). Тем не менее, новое исследование, проведенное группой исследователей из Университета Брауна, показывает, что в северной полярной области может быть еще три крупных кратера и еще много меньших, которые также содержат лед.
Исследование под названием «Новые доказательства наличия поверхностного водяного льда в малых холодных ловушках и в трех больших кратерах в северной полярной области Меркурия с помощью лазерного высотомера Меркурия» было недавно опубликовано в Письма о геофизических исследованиях, Под руководством Ариэля Дойча, научного сотрудника NASA ASTAR и кандидата наук в Университете Брауна, команда рассмотрела вопрос о том, как небольшие отложения могут значительно увеличить общее количество льда на Меркурии.
Несмотря на то, что планета является самой близкой к Солнцу и испытывает палящие температуры поверхности на обращенной к Солнцу стороне, низкий осевой наклон Меркурия означает, что ее полярные области постоянно затенены и имеют среднюю температуру около 200 K (-73 ° C; -100 °). F). Идея, что лед может существовать в этих регионах, восходит к 1990-м годам, когда наземные радиолокационные телескопы обнаружили высокоотражающие пятна внутри полярных кратеров.
Это было подтверждено, когда космический корабль MESSENGER обнаружил нейтронные сигналы с северного полюса планеты, которые соответствовали водяному льду. С тех пор, по общему мнению, поверхностный лед Меркурия ограничен семью большими кратерами. Но, как объяснила Ариэль Дойч в заявлении для прессы в Университете Брауна, она и ее команда стремились выйти за их рамки:
«Предполагалось, что поверхностный лед на Меркурии существует преимущественно в крупных кратерах, но мы также приводим доказательства этих более мелких отложений. Добавление этих мелких отложений к крупным отложениям внутри кратеров значительно увеличивает запас поверхностного льда на Меркурии ».
Ради этого нового исследования к Дойчу присоединились Грегори А. Нейман, исследователь из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, и Джеймс У. Хед. В дополнение к тому, что он был профессором кафедры наук о Земле, окружающей среде и планетах в Брауне, Хед также был со-следователем миссий MESSENGER и Lunar Reconnaissance Orbiter.
Вместе они изучили данные прибора Mercury Laser Altimeter (MLA) компании MESSENGER. Этот инструмент использовался MESSENGER для измерения расстояния между космическим кораблем и Меркурием, а полученные данные затем использовались для создания подробных топографических карт поверхности планеты. Но в этом случае MLA использовался для измерения поверхностного отражения, которое указывало на наличие льда.
Как специалист по приборам в миссии MESSENGER, Нейман отвечал за калибровку сигнала отражательной способности альтиметра. Эти сигналы могут варьироваться в зависимости от того, взяты ли измерения сверху или под углом (последний из которых называется показаниями «вне надира»). Благодаря корректировкам Неймана исследователи смогли обнаружить отложения с высоким коэффициентом отражения в еще трех крупных кратерах, которые соответствуют водяному льду.
По их оценкам, эти три кратера могут содержать ледяные щиты, которые имеют площадь около 3400 квадратных километров (1313 м²). Кроме того, команда также осмотрела местность вокруг этих трех больших кратеров. Хотя эти области не были такими же отражающими, как ледяные щиты внутри кратеров, они были ярче, чем средняя отражательная способность Меркурия.
Помимо этого, они также смотрели на данные альтиметра, чтобы найти доказательства более мелких отложений. Они обнаружили четыре меньших кратера, каждый диаметром менее 5 км (3 мили), которые также были более отражающими, чем поверхность. Исходя из этого, они пришли к выводу, что существовали не только более крупные залежи льда, которые ранее не были обнаружены, но, вероятно, много более мелких «холодных ловушек», где также мог существовать лед.
Между этими тремя недавно открытыми крупными залежами и сотнями мелких залежей общий объем льда на Меркурии может быть значительно больше, чем мы думали ранее. Как сказал Дойч:
«Мы полагаем, что эта сигнатура с повышенной отражающей способностью обусловлена мелкими кусочками льда, которые разбросаны по всей местности. Большинство этих пятен слишком малы, чтобы их можно было по отдельности разрешить с помощью прибора альтиметра, но в совокупности они вносят вклад в общую улучшенную отражательную способность ... Эти четыре были именно теми, которые мы могли бы разрешить с помощью приборов MESSENGER. Мы думаем, что их, вероятно, много, их гораздо больше - от километра до нескольких сантиметров ».
В прошлом исследования лунной поверхности также подтверждали присутствие водяного льда в его кратерах полярных областей. Дальнейшие исследования показали, что за пределами более крупных кратеров небольшие «холодные ловушки» также могут содержать лед. Согласно некоторым моделям, учет этих небольших месторождений может эффективно удвоить оценки общего количества льда на Луне. То же самое можно сказать и о Меркурии.
Но, как отметил Джим Хэд (который также работал в качестве консультанта по немецкому образованию в этом исследовании), эта работа также добавляет новый подход к критическому вопросу о том, откуда взялась вода в Солнечной системе. «Одна из основных вещей, которые мы хотим понять, - это то, как вода и другие летучие вещества распределяются через внутреннюю Солнечную систему, включая Землю, Луну и наших соседей по планете», - сказал он. «Это исследование открывает нам глаза на новые места, где можно найти свидетельства наличия воды, и предполагает, что на Меркурии их гораздо больше, чем мы думали».
Помимо указания на то, что Солнечная система может быть более водянистой, чем предполагалось ранее, присутствие обильного льда на Меркурии и Луне подкрепило предложения о строительстве форпостов на этих телах. Эти аванпосты могли бы превратить локальные отложения водяного льда в гидразиновое топливо, что значительно сократило бы расходы на развертывание дальних миссий по всей Солнечной системе.
Что касается менее спекулятивной стороны вещей, это исследование также предлагает новое понимание того, как Солнечная система формировалась и развивалась. Если бы сегодня воды было намного больше, чем мы знали, это указывало бы на то, что в ранние эпохи формирования планет существовало больше воды, предположительно, когда она распространялась по всей Солнечной системе астероидами и кометами.
