Фото: MESSENGER
Трудно поверить, что на самой близкой к Солнцу планете, где дневная температура достигает 400 градусов по Цельсию, может находиться лед. Но еще труднее поверить в то, что часть этого льда образовывается за счет вулканической жары.
Как и на Земле, воду на Меркурий доставляли кометы. Но так как эта планета находится близко к Солнцу, большая её часть просто испаряется. Но не все так просто. Меркурий является гравитационно заблокированной планетой, то есть он всегда повернут к Солнцу одной стороной. А это значит, что обратная сторона планеты никогда не получает солнечного света и охлаждается до минус 200 градусов по Цельсию.
Согласно новому исследованию, на Меркурии водяной лед может также образовываться за счет более сложных химических реакций.
Горячая химия
Северный полюс планеты, запечатленный аппаратом MESSENGER. Красным цветом отмечены участки в тени, а желтый – лед. Фото: MESSENGER
Планета постоянно подвержена влиянию солнечного ветра, который наполняют планету заряженными частицами, многие из которых являются протонами. Поэтому в поверхностном слое Меркурия содержатся так называемые гидроксильные группы (ОН), которые генерируются в основном протонами. Экстремальное тепло на дневной стороне помогает высвободить гидроксильные группы, а затем придает им энергию, за счет чего они начинают сталкиваться. Эти столкновения в свою очередь приводят к образованию молекул воды и водорода, которые отрываются от поверхности и перемещаются вокруг планеты.
Некоторые молекулы воды разрушаются солнечным светом или поднимаются далеко над поверхностью планеты, но другие молекулы приземляются возле полюсов Меркурия в постоянных тенях кратеров, которые защищают лед от солнца. У Меркурия нет атмосферы и, следовательно, нет воздуха, которые бы проводили тепло, поэтому молекулы становятся частью постоянного ледникового льда, находящегося в тени.
По подсчетам ученых масса льда, которая могла бы быть сгенерирована подобным образом может составлять около 10 000 000 000 000 кг за 3 миллиона лет.
Космический аппарат регистрирует лед
Аппарат MESSENGER вращается вокруг Меркурия с марта 2011 года. Фото: NASA
В 2011 году космический аппарат MESSENGER подтвердил наличие льда, расположенного в кратерах на полюсе планеты. Лед был темным и скрывался в постоянных тенях в полярных кратерах на Меркурии, который покрыт шрамами от метеоритов и астероидов и чем-то напоминает нашу Луну.
Астрономы нашли слабые признаки льда на Луне, но обнаружили достаточную большую концентрации льда на Меркурии. Это вызвало множество вопрос: если Луна и Меркурий подвергались одним и тем же процессам в прошлом, то почему такая разница?
Исследователи пытались применить компьютерную модель образования льда химическим путем на Меркурии к нашему спутнику, однако быстро поняли, что на Луне просто недостаточно тепла.
«Большие магнитные торнадо»
3 августа 2011 года удалось получить изображение южного полюса Меркурия. Стоит отметить, что ряд кратеров постоянно расположены в затененных участках. Планета наделена слабым осевым наклоном, поэтому кратерный рельеф блокирует солнечные лучи и некоторые территории всегда пребывают во тьме. Фото: MESSENGER
Кроме того, магнитное поле Земли просто не пропускает солнечный ветер к поверхности Солнца в том же объеме, что и на Меркурии. Исследователи рассказали, что солнечный ветер на Меркурии очень похож на большие магнитные торнадо, которые вызывают миграции протонов на большей части поверхности Меркурия.
Эти протоны оседают в почве по всей планете глубиной около 10 нанометров, образуя в минералах гидроксильные группы (ОН), которые под воздействием тепла и образуют водяной лед.
Исследователи опубликуют свои результаты в «Astrophysical Journal Letters» в понедельник, 16 марта 2020 года.