Исследование, опубликованное в Geophysical Research Letters, добавляет трех новых членов к списку кратеров возле северного полюса Меркурия, которые, по-видимому, содержат большие залежи льда на поверхности. Но помимо этих крупных отложений, исследование также показывает доказательства того, что более мелкие отложения разбросаны вокруг северного полюса Меркурия, как внутри кратеров, так и в затененной местности между кратерами. Эти отложения могут быть небольшими, но они могут привести к гораздо большему количеству ранее неучтенного льда.
«Предполагалось, что поверхностный лед на Меркурии существует преимущественно в крупных кратерах, но мы также демонстрируем свидетельства существования этих отложений меньшего размера», — сказал Ариэль Дойч, ведущий автор исследования и доктор философии. кандидат в Браун. «Добавление этих мелкомасштабных отложений к большим залежам в кратерах значительно увеличивает запасы льда на Меркурии».Идея о том, что Меркурий мог заморозить воду, возникла в 1990-х годах, когда наземные радиолокационные телескопы обнаружили области с высокой отражающей способностью внутри нескольких кратеров возле полюсов Меркурия. Ось планеты не имеет большого наклона, поэтому на ее полюса попадает мало прямого солнечного света, а дно некоторых кратеров вообще не получает прямого солнечного света.
Без атмосферы, способной удерживать тепло от окружающих поверхностей, температуры в этих вечных тенях были рассчитаны как достаточно низкие, чтобы водяной лед оставался стабильным. Это повысило вероятность того, что эти «яркие» районы могут быть льдом.Эта идея получила развитие после того, как зонд НАСА MESSENGER вышел на орбиту Меркурия в 2011 году.
Космический корабль обнаружил нейтронные сигналы от северного полюса планеты, которые соответствовали водяному льду.Для этого нового исследования Дойч работал с Грегори Нойманом из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, чтобы глубоко погрузиться в данные, полученные от MESSENGER. Специально они смотрели на показания лазерного высотомера космического корабля. Устройство в основном используется для картографирования высот, но его также можно использовать для отслеживания отражательной способности поверхности.
Нойман, специалист по приборам для миссии MESSENGER, помог откалибровать сигнал отражения высотомера, который может варьироваться в зависимости от того, производятся ли измерения непосредственно над головой или под косым углом (известным как «вне надира»). Эта калибровка позволила исследователям обнаружить отложения с высоким коэффициентом отражения, согласующиеся с поверхностным льдом, в трех больших кратерах, для которых было доступно только обнаружение вне надира.Добавление этих кратеров к ледяному инвентарю Меркурия имеет большое значение. Дойч оценивает общую площадь трех листов примерно в 3400 квадратных километров — немного больше, чем в штате Род-Айленд.
Но еще один важный аспект работы заключается в том, что исследователи также изучили данные об отражательной способности местности, окружающей эти три больших кратера. Эта местность не такая яркая, как ледяные щиты внутри кратеров, но она значительно ярче, чем средняя поверхность Меркурия.«Мы предполагаем, что эта характеристика повышенной отражательной способности обусловлена ??небольшими участками льда, которые разбросаны по всей местности», — сказал Дойч. «Большинство этих пятен слишком малы, чтобы их можно было разрешить индивидуально с помощью альтиметра, но вместе они вносят свой вклад в общую улучшенную отражательную способность».Чтобы найти дополнительные доказательства того, что такие более мелкие отложения существуют, исследователи просмотрели данные высотомера в поисках пятен, которые были меньше, чем большие отложения в кратерах, но все же достаточно велики, чтобы их можно было разрешить с помощью высотомера.
Они нашли четыре, каждый диаметром менее 5 километров.«Эти четыре были как раз теми, которые мы могли решить с помощью инструментов MESSENGER», — сказал Дойч. «Мы думаем, что их, вероятно, намного больше, размером от километра до нескольких сантиметров».Зная, что эти мелкомасштабные отложения существуют и что они, вероятно, являются источником немного более яркой поверхности за пределами кратеров, могло бы резко увеличить запасы льда на Меркурии. Считается, что подобные мелкомасштабные ледяные отложения существуют на полюсах Луны.
Исследовательские модели предполагают, что учет этих мелких отложений примерно вдвое увеличивает количество лунной недвижимости, которая может содержать лед. По словам исследователей, то же самое могло произойти и с Меркурием.Как этот полярный лед, возможно, вообще попал на Меркурий, остается открытым вопросом, говорит Дойч.
Основная гипотеза заключается в том, что он был доставлен в результате столкновения с водной кометой или астероидом. Другая идея заключается в том, что водород, возможно, был имплантирован на поверхность солнечным ветром, а затем соединился с источником кислорода с образованием воды.
Джим Хед, доктор философии Дойча. советник и соавтор исследования, сказал, что работа добавляет новый взгляд на критический вопрос планетологии.«Одна из главных вещей, которые мы хотим понять, — это то, как вода и другие летучие вещества распределяются по внутренней части солнечной системы, включая Землю, Луну и наших планетных соседей», — сказал Хед. «Это исследование открывает нам глаза на новые места для поиска доказательств наличия воды и предполагает, что на Меркурии ее намного больше, чем мы думали».Исследование было поддержано НАСА через стипендию Харриет Дж.
Дженкинс (NNX16AT19H) и Виртуальный институт исследований солнечной системы.