Nye kart av kvikksølv Vis Icy ser kratere på solsystemets innerste planet


WOODLANDS, Tex-Mercury er en verden av ekstremer. Dagtemperaturen på planeten nærmest solen kan sveve så høyt som 400 grader Celsius nær ekvator, varm nok til å smelte bly. Når dagen går til natt, dannes planets overflatetemperatur til under -150 grader C. Men noen steder på kvikksølv er noe mer stabil. Innenfor

WOODLANDS, Tex-Mercury er en verden av ekstremer. Dagtemperaturen på planeten nærmest solen kan sveve så høyt som 400 grader Celsius nær ekvator, varm nok til å smelte bly. Når dagen går til natt, dannes planets overflatetemperatur til under -150 grader C.

Men noen steder på kvikksølv er noe mer stabil. Innenfor polare kratere på den diminutive planeten er regioner som aldri ser dagens lys, skyggelagt som de er av kraterfelger. Temperaturen der forblir kald hele Mercury-dagen - og i Mercury-året. Nå bekrefter nye data fra NASAs MESSENGER-romfartøy, som ble presentert på den årlige Lunar og Planetary Science Conference, en langvarig hypotese at kvikksølv har trukket vekk lommer av vannis i de skyggefulle kratrene, til tross for solens nærhet.

Begynn med en rekke radarobservasjoner av kvikksølv for to tiår siden ved hjelp av noen av de største radiostyrene på jorden, har planetariske forskere hatt god grunn til å mistenke at polarkratrene har isavsetninger på eller like under overflaten. Radarbilder av polene viste uregelmessig lyse egenskaper-patcher som reflekterte radiobølger mye bedre enn det omkringliggende terrenget, akkurat som isen gjør. Mange av disse radar-lyse funksjonene korresponderte med plasseringen av store slagkratere som kartlagt av Mariner 10-romskipet på 1970-tallet. Men Mariner så mindre enn halvparten av kvikksølv, og forskere har lenge manglet en omfattende atlas av polene for å sammenligne med radarbildene.

Det hele endret etter MESSENGERs 2011 ankomst til Merkur. MESSENGER (et litt anstrengt akronym for kvikksølvoverflate, rommiljø, geokjemi og rangering) har omgjort den innerste planeten i litt over et år og har kartlagt Mercury-overflaten i enestående detalj. Som Nancy Chabot fra Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory demonstrert i en konferansesamtale, har kartene MESSENGER gjort det bra med radarbilder av polene.

"Det er en utmerket sammenheng mellom de radar-lyse funksjonene og de skyggefulle stedene i kratrene, " sa Chabot. "Alle de radar-lyse områdene er innenfor noen få piksler i et område som er skygget på kvikksølvoverflaten." Med andre ord faller de formodnede isavsetningene i de få evigvarende kalde lokaliteter på kvikksølv - de stedene hvor isen kunne trolig forbli stabil over lange perioder. De tilgjengelige bevisene, bemerket hun, forblir konsistente med den hypotese tilstedeværelsen av vannis på kvikksølv.

Den formodnede isen er i det hele tatt allestedsnærværende i de kaldeste nordkratene, de store slagområdene innen 10 grader av nordpolen. "I denne regionen er nesten hvert krater som er større enn 10 kilometer vert for et radar-klart innskudd, som jeg synes er virkelig slående, " sa Chabot.

Men de tilsynelatende isete kratrene dekker mer av den nordlige halvkule enn det kan forventes. "Kratere med radar-lyse funksjoner strekker seg til breddegrader så lave som 67 grader nord, " sa Chabot. "Disse lavere breddegrader er et termisk utfordrende miljø." Radarflatene strekker seg også til kratere mindre enn 10 kilometer over, hvor varmen som utstråler fra bassengets solfylte kant, vil føre til isfriendlige temperaturer over kratergulvet. På lavere breddegrader eller i mindre kratere ville det være sannsynlig at det ville være et tynt isolerende teppe, kanskje et lag av finkornet overflate, eller regolitt, for å hindre at det sublimerer bort.

Faktisk, MESSENGERs høydemåler, som har avfyrt mer enn 10 millioner laserimpulser i Merkur for å lage detaljerte kart over planets topografi, ser ut til å bekrefte at noen isolerende stofftyper, uansett is, kan lede kratrene. Mens radar kan trenge gjennom et tynt lag av regolith for å sprette av isen under, er laserpulserne sensitive for reflektivitet ved overflaten. Isen reflekterer meget på laserbølgelengden på 1, 06 mikron, Mercury Laser Altimeter, Gregory Neumann fra NASA Goddard Space Flight Center, forklart i en konferansesamtale, slik at eksponert is ville returnere laserpulser lettere enn omgivelsene. "Overraskende, vi har rapportert for en stund at nei, vi ser ikke dette, " sa Neumann. "Faktisk ser vi det motsatte."

I de permanent skyggede kratrene, hvor radarobservasjoner har pekt på tilstedeværelsen av is, registrerte høydemåleren mørke lapper av redusert laserreflektans. "Vi ser aldri i disse regionene den store økningen av retur energi som du ville se om det var så kaldt at isen ble utsatt for overflaten, " sa Neumann. En mulighet er at de radar-lyse forekomster, som i stor grad antas å være is, kunne være overlaid av et mørkt materiale, som et hydrokarbon, som kan tolerere noe høyere temperaturer.

Den hypotesen ble støttet av David Paige fra University of California, Los Angeles. Han og hans kollegaer beregnet overflate- og undergrunns-temperaturer for de stedene hvor radar-lyse egenskaper pleier å danne og utlede en sannsynlig sammensetning av islommer, blanketed av regolith, mørknet av organiske forbindelser. Høye temperaturer i de skyggeformede kratrene, som ofte kan være for varme for eksponert vannis, passer godt sammen med forhold hvor mørke organiske molekyler vil være stabile. Men like under overflaten har temperaturen i radar-lyse kratere en tendens til å være kaldere, som svinger i nærheten av -170 grader C. Det er akkurat den temperaturen der van is ville forventes å forbli stabil, sa Paige. MESSENGERs nye blikk på funksjonene som ble oppdaget av jordbaserte radarer, la han til, demonstrere "ganske konkret nå at de hovedsakelig består av termisk stabil vannis."