Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Меркурий - планета ближайшая к Солнцу

Лед на Меркурии подтвержден!

     Мы ранее рассказали, как возникла гипотеза о существовании льда на самой близкой к Солнцу планете и что требуется для ее подтверждения. Прошло пол года - и новые наблюдения, осуществленные американским аппаратом Messenger и представленные NASA 29 ноября 2012, убедительно подтверждают эту кажущуюся невероятной гипотезу. На Меркурии действительно содержатся обильные запасы воды, а возможно, и других замороженных летучих веществ, сохраняющиеся от выкипания в вечной тени полярных кратеров.
     Этот до недавнего времени логичный, но небесспорный вывод подтверждается теперь уже тремя независимыми источниками: измерение содержания водорода в районах около северного полюса Меркурия с помощью нейтронного спектрометра NS; определение коэффициента отражения полярных областей в ближнем инфракрасном диапазоне с помощью лазерного высотомера MLA и построение подробной модели поверхностных и приповерхностных температур северной полярной области Меркурия. В последнем случае использовалась карта рельефа поверхности, построенная тем же лазерным высотомером.

Текущие результаты съемки северной полярной области Меркурия. Красным отмечена территория, которая всегда оставалась в тени, желтым - места залегания льда по данным наблюдений радиотелескопа Аресибо
MESSENGER: ЛЕД НА МЕРКУРИИ

     На первый взгляд, ближайшая к Солнцу планета - не самое лучшее место для поисков льда. Но наклон оси вращения этой планеты относительно перпендикуляра к плоскости ее орбиты составляет менее одного градуса. Таким образом, на полюсах имеются затененные районы, которые никогда не видят солнечного света. Поэтому уже несколько десятилетий назад ученые предположили, что в таких областях может накапливаться водяной лед и другие замороженные летучие вещества. Новый импульс идея получила в 1991 г., когда радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико обнаружил необычно яркие пятна на полюсах Меркурия, отражающие радиоволны так, как их мог бы отражать водяной лед. Многие из этих пятен хорошо коррелировали с расположением больших ударных кратеров, нанесенных на карту КА Mariner 10 в 1970 г. в ходе пролета Меркурия. Но поскольку Mariner 10 смог своими наблюдениями охватить только 45% поверхности, то планетологам для окончательного сравнения очень не хватало полной карты околополярной области.
     Ситуация изменилась с прибытием к Меркурию Messenger's. Изображения камеры MDIS, полученные в 2011 г. и в начале 2012 г., подтвердили, что яркие в радиодиапазоне области вблизи обоих полюсов Меркурия находятся в затененных областях, что очень хорошо согласуется с «гипотезой водяного льда».
     Новейшие данные Messenger's указывают, что водяной лед в значительных количествах присутствует на Меркурии. В самых холодных кратерах лед может существовать и на самой поверхности планеты. В большинстве случаев, по всей видимости, он укрыт тонким слоем некоего «темного материала», потому что измерения показали: температура поверхности не намного, но выше той, которая требуется для стабильного существования оголенного льда.
     Для измерения средней концентрации водорода в интересующих областях поверхности Меркурия использовался метод нейтронной спектроскопии. Величина концентрации водяного льда определяется рассчетным путем на основе данных о концентрации водорода.
     «Данные нейтронной спектроскопии показывают, что яркие в радиодиапазоне полярные отложения содержат слой вещества, богатого водородом, толщиной более десятков сантиметров под поверхностным слоем менее богатого водородом вещества, толщиной от 10 до 20 см, - пишет Дэвид Лоуренс (David J. Lawrence) из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса. - При этом нижний слой имеет концентрацию водорода, соответствующую почти чистому водяному льду».

Схема накопления льда в полярной области Меркурия. А - в высокоширотном кратере имеется зона очень низких температур; В - когда комета или богатый водой астероид (который также содержит органические вещества) падает на Меркурий...; С -... вода и органические соединения распределяются по обширной территории. Часть из них попадает в полярные районы и может там сохраняться в виде льда; D - по мере того как лед в более теплой части кратера испаряется, стабильные органические примеси остаются на поверхности; Е - в самых холодных частях лед остается обнаженным.
MESSENGER: ЛЕД НА МЕРКУРИИ

     Для создания детальной карты Меркурия использовался лазерный высотомер MLA, который в ходе этих исследований произвел более 10 млн измерений. При этом определялось не только текущее расстояние от космического аппарата до поверхности планеты, но и отражающая способность этой поверхности. По сообщению специалистов, данные первых измерений MLA обнаружили в ближнем инфракрасном диапазоне нерегулярно расположенные темные и светлые участки вблизи северного полюса Меркурия.
     Эти аномалии в отражательной способности оказались сосредоточенными на обращенных к полюсу склонах кратеров и пространственно соотнесены с районами высокого уровня радарного обратного рассеяния. По словам Грегори Нейманна (Gregory A. Neumann) из Центра космических полетов имени Годдарда, «корреляция наблюдаемой отражательной способности с моделью поля температур показывает, что оптически яркие области хорошо согласуются с поверхностями, на которых присутствует водяной лед».
     Во время наблюдений MLA также были отмечены и темные пятна с уменьшением коэффициента отражения, что согласуется с теорией наличия на поверхности некоего теплоизолирующего слоя, покрывающего лед. Нейманн предполагает, что первоисточником меркурианских ледников, как открытых, так и «зачехленных», являются кометы или астероиды.
     Все вышесказанное хорошо подтверждается и другим исследованием, проведенным в Университете Калифорнии в Лос-Анжелесе под руководством Дэвида Пейджа (David А. Paige). Пейдж и его коллеги создали первые детальные модели поверхностных и приповерхностных температур северной полярной области, используя новейшие данные о рельефе поверхности Меркурия, полученные MLS. Измерения также показали, что пространственное распределение регионов с высоким обратным рассеянием хорошо сочетается с предсказанным распределением термически стабильного водяного льда.
     По словам Пейджа, темный материал, скорее всего, представляет собой сочетание сложных органических соединений, доставленных на Меркурий кометами и астероидами, то есть теми же самыми объектами, которые, вероятно, доставили на планету и воду. Органические вещества, возможно, в дальнейшем получили темную окраску под воздействием суровой радиации на поверхности Меркурия, которая присутствует там даже в постоянно затененных областях.
     Таким образом, данные КА Messenger, похоже, выносят положительный вердикт в споре о том, может ли присутствовать вода на Меркурии. Но новые результаты породили и новые вопросы. Действительно ли темный материал, укрывающий полярные ледники, состоит в значительной части из органических соединений? Какие химические реакции этот материал перенес? Есть ли регионы на поверхности или внутри Меркурия, которые могут иметь жидкую воду и органические соединения? И ответы может дать только дальнейшее исследование.

Странная поверхность

     Между тем одним только льдом дело не закончилось. Специалисты миссии Messenger обнаружили на поверхности Меркурия скопления тектонического рельефа, причем не похожие на любые ранее найденные не только на Меркурии, но и вообще в Солнечной системе.
     Как оказалось, поверхность Меркурия покрыта деформационными формами рельефа, образовавшимися в результате горизонтального сжатия по мере внутреннего охлаждения планеты и сокращения площади ее поверхности, в результате чего блоки материала, образующего кору, оказались выдавленными. Контракция, вызванная охлаждением внутренних областей Меркурия, оказалась настолько доминирующей, что экстенсиональные формы рельефа, то есть образующиеся в результате горизонтального растяжения коры, ранее даже не были задокументированы на поверхности Меркурия, за исключением некоторых ударных кратеров.

Грабены и контракционные складки на дне бассейна Гёте
MESSENGER: ЛЕД НА МЕРКУРИИ

     Осуществляя орбитальные исследования с марта 2012 года, Messenger выявил семейство экстенсиональных желобов, или грабенов, окруженных контракционными складками, упорядоченными в виде круговых колец. Желоба могут образовывать сложные узоры самых причудливых очертаний - от многоугольников внутри кольцевого хребта, до дуг, параллельных ограничивающему хребту: «Характер хребта и грабена напоминает приподнятые края и трещины корки пирога».
     Аналогия с пирогом также подходит и к еще одному примечательному аспекту этих коллекций тектонического рельефа - их связью с так называемыми «призрачными кратерами», то есть ударными кратерами, которые оказались заполненными лавовыми потоками и «похороненными» после их затвердевания. Тонкие вулканические отложения поверх краев полностью заполненного ударного кратера служат концентратором контракционных сил, приводящих к образованию кольцевого хребта, который раскрывает бывшие границы «похороненного» кратера.

Грабены и контракционные складки на дне бассейна Гёте
MESSENGER: ЛЕД НА МЕРКУРИИ

     «Особое расположение хребтов и грабена во многих «призрачных» кратерах на Меркурии обусловлено сочетанием экстенсиональных сил, вызываемых охлаждением и сжатием необычно толстого лавового потока и контракционных сил, вызываемых охлаждением и сжатием недр планеты», - говорит Шон Соломон (Sean С. Solomon) из Обсерватории Ламонт-Доэрти Колумбийского университета, научный руководитель миссии Messenger. Извержение и быстрое накопление жидких лавовых потоков с их последующим охлаждением в условиях планеты, переживающей высокие темпы глобальной контракции, может быть той причиной, по которой такие системы тектонического рельефа в «призрачных» кратерах Меркурия не были замечены в других частях Солнечной системы.

Космос
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru