A Merkúr északi sarkvidékének radarképe az ugyanazon terület MESSENGER képeinek mozaikján helyezkedik el. Kredit: NASA / Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratóriuma / Washington Carnegie Intézet / Nemzeti Csillagászati és Ionoszféra Központ, Arecibo Obszervatórium
Több mint 20 évvel ezelőtt radar fényes anyagokat láttak a Merkúr északi sarkvidékén, és azóta a tudósok azt állították, hogy a vízjég ott rejtőzhet állandóan árnyékolt régiókban. A MESSENGER űrhajó legfrissebb adatai - amelyek a Naphoz legközelebb álló bolygót keringnek - megerősítik, hogy a Merkúr valóban tartja a vízjeget és a szerves anyagot az állandóan árnyékolt kráterekben az északi pólusán. A tudósok ma azt állították, hogy a higany mindkét póluson 100 milliárd és 1 trillió tonna vízjég között tárolható, és a jég egyes helyeken akár 20 méter mély is lehet. Ezenkívül az érdekes, sötét anyag, amely a jéget takarja, más illékony anyagokat, például szerves anyagokat is tarthat.
A MESSENGER csapata a héten három cikket tett közzé a Science folyóiratban, amelyek három új bizonyítékot mutatnak be arról, hogy a jég a jég uralja a kráterek belső alkatrészeit a Merkúr északi pólusán.
„A vízjég három kihívást jelentő tesztnek felel meg, és nem tudunk semmilyen más olyan vegyületet, amely megfelelne a MESSENGER űrhajóval mért tulajdonságoknak” - jelentette ki Sean Solomon, a MESSENGER vezető kutatója ma. "Ezek az eredmények egy nagyon fontos fejezetet fednek fel annak a történetnek a nagyon fontos fejezetében, amely szerint az üstökösök és a vízben gazdag aszteroidák idővel a vízjéggel jutottak a belső bolygókhoz."
A MESSENGER tavaly megérkezett a Mercury-be, és az űrhajó neutron-spektrométeréből és lézeres magasságmérőjéből származó adatokat felhasználták a megfigyelésekhez a bolygó északi pólusán.
Fehér színű, néhány méter vastag vízjégréteg látható. A jégben lévő bő hidrogénatomok megakadályozzák a neutronok kijutását az űrbe. A fokozott hidrogénkoncentráció (és következtetésként a vízjég) jele a MESSENGER által a bolygóról származó neutronok észlelésének sebességének csökkenése. Kredit: NASA / Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratóriuma / Washington Carnegie Intézet
A neutron-spektroszkópia a Mercury radar-fényes területein belüli átlagos hidrogénkoncentrációkat méri, és a tudósok képesek voltak a vízjégkoncentrációkat a hidrogénmérésekből kiszámítani.
"A neutronadatok azt mutatják, hogy a higany radar fényes poláros lerakódásai átlagosan több mint tíz centiméter vastag hidrogénben gazdag réteget tartalmaznak egy 10-20 centiméter vastagságú, a hidrogénnél kevésbé gazdag felületréteg alatt" - mondta David Lawrence. MESSENGER Résztvevő tudós a Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizika Laboratóriumán, és az egyik cikk vezető szerzője. "Az eltemetett réteg hidrogéntartalma megegyezik a szinte tiszta vízjéggel."
Ez a kép olyan napfényt mutat, amely eléri a Prokofjev kráterpadlóját és peremét. A felni és a belső rész észak felé néző része állandó örök árnyékban marad, akárcsak sok más kráteré. Kattintson a képre, és nézze meg a filmet, amely a Merkúr napenergia napjának körülbelül a felét (176 Föld nap) szimulálja, és az MLA mérésekből származó digitális terepmodellt használja. Kredit: NASA Goddard Űrrepülési Központ / Massachusetts Technológiai Intézet / Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratóriuma / Washington Carnegie Intézet.
A MESSENGER Mercury Laser Altimeter (MLA) adatai - amelyek több mint 10 millió lézerimpulzust lőttek a Mercury-nál, hogy a bolygó topográfiájának részletes térképét készítsék - alátámasztják a radar eredményeit és a Merkúr sarki régiójának neutron spektrométeres méréseit. Gregory Neumann, a NASA Goddard Repülési Központjának, a második cikk vezető szerzője szerint a csoport topográfiai adatokkal dolgozott ki a Mercury északi sarkú krátereinek megvilágítási modelljeit, amelyek szabálytalan sötét és fényes lerakódásokat fedeztek fel a közeli infravörös hullámhosszon a Merkúr északi pólusa közelében.
"Az igazi meglepetés az, hogy a világos területeket körülvevő sötét területek áthatóbbok voltak, mint a radar fényes területei" - mondta Neumann a csütörtök rövid eligazításán. "Ezek egy takaró, amely megvédi a fényes illékony anyagokat, amelyek alatta vannak."
Neumann elmondta, hogy a üstökösök vagy az illékony anyagokban gazdag aszteroidák mind a sötét, mind a fényes lerakódásokat biztosíthatták, ezt a megállapítást megerősítette egy harmadik cikk, amelyet David Paige vezet a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetemen.
Paige és munkatársai elkészítették a Merkúr északi sarkvidékének felszíni és felszíni hőmérsékletének első részletes modelljeit, amelyek felhasználják a Merkúr felületének az MLA által mért tényleges topográfiáját. A mérések "azt mutatják, hogy a magas radarvisszajelző régiók térbeli eloszlása jól illeszkedik a hőstabil vízjég előrejelzett eloszlásához" - mondta.
A higanyon található „örökké fagy” térkép, amely megmutatja a felszín alatti kiszámított mélységeket, ahol a vízjég várhatóan termikusan stabil lesz. A szürke területek olyan régiók, amelyek minden mélységben túl melegek a stabil vízjéghez. A színes régiók elég hidegen vannak ahhoz, hogy a felszín alatti jég stabil legyen, és a fehér régiók elég hidegen vannak kitéve a felszíni jégnek, hogy stabilak legyenek. A termikus modell eredményei előre jelzik a felszíni és felszín alatti jég jelenlétét ugyanazon a helyen, ahol a földi radar és az MLA megfigyelések megfigyelik. Kredit: NASA / UCLA / Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratóriuma / Washington Carnegie Intézet
Paige szerint a sötét anyag valószínűleg komplex szerves vegyületek keveréke, amelyeket a higanynak szállítanak a üstökösök és az illékony anyagban gazdag aszteroidák hatása - ugyanazok a tárgyak, amelyek valószínűleg vizet szállítottak a legbelső bolygóra. Lehetséges, hogy a szerves anyagot még sötétebbé tette a Mercury felületén fellépő erős sugárzásnak való kitettség, még tartósan árnyékolt területeken is.
Ez a sötét szigetelő anyag egy új és érdekes darab a Merkúr történetéből, amelyet a MESSENGER megpróbál kibontakoztatni - mondta Solomon, és felveti a kérdést, hogy milyen szerves anyagok találhatók ott. Solomon hozzátette, hogy a higany most az érdeklődés tárgyává válhat az asztrobiológia szempontjából, de bizonytalanul elmondta, hogy egyik tudós sem gondolja, hogy élet van-e a higanyon. Ez azonban információkat szolgáltathat a szerves anyagok Földön való növekedéséről.
Ezenkívül a tudós azt mondta, hogy nulla esély van a folyékony vízre a higanyra, annak ellenére, hogy egyes régiók hőmérséklete elősegíti a folyékony vizet. De ha nincs atmoszféra a Merkúron, a víz nem maradna sokáig. "Jég vagy gőz lenne nagyon gyors" - mondta Paige.
A MESSENGER pályájának vázlata szemlélteti azokat a kihívásokat, amelyek a Merkúr északi sarkvidékének megfigyelésével járnak. Kredit: NASA / Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratóriuma / Washington Carnegie Intézet
Salamon azt mondta, hogy ezeknek a méréseknek a megszerzése nem volt könnyű és nem is gyors. "Még a MESSENGER által elért legmagasabb szélességeknél is az űrhajónak ferde szögben kell néznie, hogy az északi sarkvidékre nézzen" - mondta.
Elsődleges pályája során a MESSENGER 12 órás pályán haladt, és a pályája legalacsonyabb pontján, 244–640 km magasságban volt. 2012 áprilisa óta a MESSENGER 8 órás pályán van, amint azt fentebb ábrázoltuk, és a pályája legalacsonyabb pontján található 311–442 km magasságban volt. Még ezekből a nagy szélességi fokokból a Mercury poláris lerakódásai is csak a MESSENGER műszereinek látómezőjének kis részét töltik ki.
A kihívások ellenére azonban, mondta Salamon, a MESSENGER másfél éve tartó pályáján egyértelmű eredményeket hoztak.
Források: MESSENGER, NASA
