Ny forskning tyder på, at Mercurys poler er isigere, end forskerne troede

Merkurs brændende varme overflade virker som et usandsynligt sted at finde is, men forskning gennem de sidste tre årtier har antydet, at vand er frosset på den første sten fra solen, gemt væk på kratergulve, der permanent er skygget for solens blærende stråler. Nu, en ny undersøgelse ledet af Brown University-forskere tyder på, at der kan være meget mere is på Merkurs overflade end tidligere antaget.

Studiet, udgivet i Geofysiske forskningsbreve , tilføjer tre nye medlemmer til listen over kratere nær Mercurys nordpol, der ser ud til at rumme store overfladeisaflejringer. Men ud over de store indskud, forskningen viser også bevis for, at aflejringer i mindre skala er spredt rundt om Merkurs nordpol, både inde i kratere og i skygget terræn mellem kratere. Disse indskud kan være små, men de kunne tilføje op til meget mere hidtil ukendt is.

"Antagelsen har været, at overfladeis på Merkur overvejende findes i store kratere, men vi viser også beviser for disse mindre aflejringer, " sagde Ariel Deutsch, undersøgelsens hovedforfatter og en ph.d. kandidat hos Brown. "At tilføje disse aflejringer i lille skala til de store aflejringer i kratere føjer betydeligt til overfladeisbeholdningen på Merkur."

Ideen om at Merkur kunne have frosset vand opstod i 1990'erne, da jordbaserede radarteleskoper opdagede stærkt reflekterende områder inde i flere kratere nær Merkurs poler. Planetens akse har ikke meget hældning, så dens poler får lidt direkte sollys, og gulvene i nogle kratere får slet ikke direkte sollys. Uden en atmosfære til at holde på varme fra omgivende overflader, temperaturer i disse evige skygger er blevet beregnet til at være lave nok til, at vandis kan være stabil. Det rejste muligheden for, at disse "radarlyse" områder kunne være is.

Den idé fik et løft, efter at NASAs MESSENGER-sonde kom ind i Mercurys kredsløb i 2011. Rumfartøjet opdagede neutronsignaler fra planetens nordpol, som var i overensstemmelse med vandis.

Til denne nye undersøgelse, Deutsch arbejdede sammen med Gregory Neumann fra NASAs Goddard Space Flight Center for at tage et dybt dyk ned i de data, der blev returneret fra MESSENGER. De så specifikt på aflæsninger fra rumfartøjets laserhøjdemåler. Enheden bruges mest til at kortlægge højder, men den kan også bruges til at spore overfladereflektans.

Neumann, en instrumentspecialist til MESSENGER-missionen, hjalp med at kalibrere højdemålerens reflektanssignal, som kan variere afhængigt af, om målingen er taget direkte over hovedet eller i en skrå vinkel (kendt som "off-nadir"). Denne kalibrering gjorde det muligt for forskerne at detektere højreflekterende aflejringer i overensstemmelse med overfladeis i tre store kratere, for hvilke kun off-nadir-detektioner var tilgængelige.

Tilføjelsen af ​​disse kratere til Mercurys isopgørelse er betydelig. Deutsch anslår det samlede areal af de tre ark til at være omkring 3, 400 kvadratkilometer - lidt større end staten Rhode Island.

Men et andet vigtigt aspekt af arbejdet er, at forskerne også kiggede på reflektionsdata for terrænet omkring de tre store kratere. Det terræn er ikke så lyst som iskapperne inde i kraterne, men det er betydeligt lysere end den gennemsnitlige Mercury-overflade.

"Vi foreslår, at denne forbedrede reflektionssignatur er drevet af små ispletter, der er spredt ud over dette terræn, " sagde Deutsch. "De fleste af disse patches er for små til at løses individuelt med højdemålerinstrumentet, men tilsammen bidrager de til den overordnede forbedrede refleksion."

For at søge yderligere beviser for, at sådanne aflejringer i mindre skala findes, forskerne kiggede gennem højdemålerdataene på jagt efter pletter, der var mindre end de store kraterbaserede aflejringer, men stadig stor nok til at løse med højdemåleren. De fandt fire, hver med diametre på mindre end omkring 5 kilometer.

"Disse fire var bare dem, vi kunne løse med MESSENGER-instrumenterne, " sagde Deutsch. "Vi tror, ​​der nok er mange, mange flere af disse, spænder i størrelser fra en kilometer ned til et par centimeter."

Velvidende, at disse små forekomster eksisterer, og at de sandsynligvis er kilden til den lidt lysere overflade uden for kratere, kunne dramatisk øge isbeholdningen på Merkur. Lignende isaflejringer i lille skala menes at eksistere på Månens poler. Forskningsmodeller har antydet, at regnskabet for disse aflejringer i lille skala groft fordobler mængden af ​​måneejendomme, der kan rumme is. Det samme kunne være tilfældet på Merkur, siger forskerne.

Hvordan denne polaris kan have fundet vej til Merkur i første omgang, er stadig et åbent spørgsmål, siger Deutsch. Den ledende hypotese er, at det blev leveret af vandrige komet- eller asteroidenedslag. En anden idé er, at brint kan være blevet implanteret i overfladen af ​​solvind, senere at kombinere med en iltkilde for at danne vand.

Jim Head, Deutschs ph.d. rådgiver og medforfatter til forskningen, sagde, at værket tilføjer et nyt perspektiv på et kritisk spørgsmål i planetarisk videnskab.

"En af de vigtigste ting, vi ønsker at forstå, er, hvordan vand og andre flygtige stoffer fordeles gennem det indre solsystem - inklusive Jorden, Månen og vores planetariske naboer, " sagde Head. "Denne undersøgelse åbner vores øjne for nye steder at lede efter tegn på vand, og antyder, at der er meget mere af det på Mercury, end vi troede."