Un'immagine radar della regione polare nord di Mercurio è mostrata sovrapposta a un mosaico di immagini MESSENGER della stessa area. Credito: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington / National Astronomy and Ionosphere Center, Arecibo Observatory
Oltre 20 anni fa, nella regione polare nord di Mercurio sono stati visti materiali radar-brillanti e da allora gli scienziati hanno ipotizzato che il ghiaccio d'acqua potesse nascondersi lì in regioni permanentemente in ombra. Gli ultimi dati della navicella spaziale MESSENGER - ora in orbita attorno al pianeta più vicino al Sole - confermano che Mercurio detiene effettivamente ghiaccio d'acqua e materiale organico all'interno di crateri in ombra permanente sul suo polo nord. Oggi gli scienziati hanno affermato che il mercurio potrebbe contenere da 100 miliardi a 1 trilione di tonnellate di ghiaccio d'acqua su entrambi i poli e che il ghiaccio potrebbe essere profondo fino a 20 metri in alcuni punti. Inoltre, l'intrigante materiale scuro che copre il ghiaccio potrebbe contenere altri volatili come i prodotti organici.
Il team MESSENGER ha pubblicato tre articoli questa settimana sulla rivista Science, che presenta tre nuove linee di prova che il ghiaccio d'acqua domina i componenti all'interno dei crateri sul polo nord di Mercurio.
"Il ghiaccio d'acqua ha superato tre test impegnativi e non conosciamo nessun altro composto che corrisponda alle caratteristiche che abbiamo misurato con il veicolo spaziale MESSENGER", ha dichiarato il principale investigatore MESSENGER Sean Solomon oggi durante un briefing. "Questi risultati rivelano un capitolo molto importante della storia di come il ghiaccio d'acqua è stato consegnato ai pianeti interni da comete e asteroidi ricchi di acqua nel tempo."
MESSENGER è arrivato a Mercurio lo scorso anno e i dati dallo spettrometro di neutroni della navicella spaziale e l'altimetro laser sono stati usati per fare le osservazioni sul polo nord del pianeta.
Uno strato di ghiaccio d'acqua spesso diversi metri è illustrato in bianco. Abbondanti atomi di idrogeno nel ghiaccio impediscono ai neutroni di fuggire nello spazio. Una firma delle concentrazioni di idrogeno potenziate (e, per deduzione, del ghiaccio d'acqua) è una diminuzione del tasso di rilevazione dei neutroni da parte di MESSENGER dal pianeta. Credito: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington
La spettroscopia di neutroni misura le concentrazioni medie di idrogeno all'interno delle regioni luminose del radar di Mercury e gli scienziati sono stati in grado di ricavare le concentrazioni di ghiaccio d'acqua dalle misurazioni dell'idrogeno.
"I dati sui neutroni indicano che i depositi polari luminosi radar di Mercurio contengono, in media, uno strato ricco di idrogeno più di decine di centimetri di spessore sotto uno strato superficiale di spessore da 10 a 20 centimetri che è meno ricco di idrogeno", ha affermato David Lawrence, un MESSENGER Scienziato partecipante presso il Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory e autore principale di uno dei lavori. "Lo strato sepolto ha un contenuto di idrogeno coerente con ghiaccio d'acqua quasi puro."
Questa immagine mostra la luce solare che raggiunge il fondo e il bordo del cratere Prokofiev. Le porzioni rivolte a nord del bordo e degli interni rimangono nell'ombra perpetua, così come quelle di numerosi altri crateri. Fai clic sull'immagine per guardare un film che simula circa la metà di una giornata solare di Mercurio (176 giorni terrestri) e utilizza il modello di terreno digitale derivato dalle misurazioni MLA. Credito: NASA Goddard Space Flight Center / Massachusetts Institute of Technology / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington.
I dati dell'altimetro laser a mercurio (MLA) di MESSENGER - che ha lanciato più di 10 milioni di impulsi laser su Mercurio per creare mappe dettagliate della topografia del pianeta - confermano i risultati del radar e le misurazioni dello spettrometro di neutroni della regione polare di Mercurio. Gregory Neumann del Goddard Flight Center della NASA, autore principale del secondo articolo, ha dichiarato che il team ha utilizzato i dati topografici per sviluppare modelli di illuminazione per i crateri polari nord di Mercurio, rivelando depositi scuri e luminosi irregolari alla lunghezza d'onda del vicino infrarosso vicino al polo nord di Mercurio.
"La vera sorpresa è che c'erano aree scure che circondavano le aree luminose che erano più pervasive delle aree luminose radar", ha detto Neumann al briefing di giovedì. "Sono una coperta che protegge i volatili luminosi che giacciono sotto."
Neumann ha affermato che gli impatti delle comete o degli asteroidi ricchi di volatili avrebbero potuto fornire sia i depositi scuri che quelli luminosi, una scoperta confermata in un terzo documento guidato da David Paige dell'Università della California, Los Angeles.
Paige e i suoi colleghi hanno fornito i primi modelli dettagliati della temperatura superficiale e quasi superficiale delle regioni polari settentrionali di Mercurio che utilizzano la topografia effettiva della superficie di Mercurio misurata dal MLA. Le misurazioni "mostrano che la distribuzione spaziale delle regioni ad alto backscatter radar è ben adattata dalla distribuzione prevista di ghiaccio d'acqua termicamente stabile", ha detto.
Una mappa di "permafrost" su Mercurio che mostra le profondità calcolate sotto la superficie a cui si prevede che il ghiaccio d'acqua sia termicamente stabile. Le aree grigie sono regioni troppo calde a tutte le profondità per un ghiaccio d'acqua stabile. Le regioni colorate sono sufficientemente fredde affinché il ghiaccio del sottosuolo sia stabile, e le regioni bianche sono sufficientemente fredde con il ghiaccio superficiale esposto per essere stabili. I risultati del modello termico prevedono la presenza di ghiaccio d'acqua superficiale e sotterraneo negli stessi punti in cui sono osservati da radar terrestri e osservazioni MLA. Credito: NASA / UCLA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington
Secondo Paige, il materiale oscuro è probabilmente un mix di composti organici complessi consegnati a Mercurio dagli impatti delle comete e degli asteroidi ricchi di volatili, gli stessi oggetti che probabilmente hanno consegnato l'acqua al pianeta più interno. Il materiale organico potrebbe essere stato ulteriormente oscurato dall'esposizione alle radiazioni dure sulla superficie di Mercurio, anche in aree permanentemente in ombra.
Questo oscuro materiale isolante è un nuovo e intrigante pezzo della storia di Mercurio che MESSENGER sta cercando di svelare, ha detto Salomone, e solleva domande su quali tipi di sostanze organiche si possano trovare lì. Solomon ha aggiunto che Mercurio potrebbe ora diventare un oggetto di interesse per l'astrobiologia, ma ha affermato senza mezzi termini che nessuno degli scienziati pensa che ci sia vita su Mercurio. Ciò potrebbe, tuttavia, fornire informazioni sull'ascesa di sostanze organiche sulla Terra.
Inoltre, lo scienziato ha affermato che non vi è alcuna possibilità di acqua liquida su Mercurio, anche se le temperature in alcune regioni potrebbero favorire l'acqua liquida. Ma senza atmosfera su Mercurio, l'acqua non rimarrebbe a lungo. "Sarebbe ghiaccio o vapore molto velocemente", ha detto Paige.
Questo schema dell'orbita di MESSENGER illustra alcune delle sfide per acquisire osservazioni sulla regione polare nord di Mercurio. Credito: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington
Solomon ha affermato che ottenere queste misurazioni non è stato facile e non è stato veloce. "Anche alle più alte latitudini raggiunte da MESSENGER, l'astronave deve guardare un angolo obliquo per guardare le regioni polari settentrionali", ha detto.
Durante la sua missione orbitale primaria, MESSENGER si trovava in un'orbita di 12 ore e si trovava ad un'altitudine compresa tra 244 e 640 km nel punto più settentrionale della sua traiettoria. Dall'aprile 2012, MESSENGER si trova in un'orbita di 8 ore, mostrata sopra, ed è stata ad un'altitudine compresa tra 311 e 442 km nel punto più settentrionale della sua traiettoria. Anche da questi vantaggi ad alta latitudine, i depositi polari di Mercurio riempiono solo una piccola parte del campo visivo di molti strumenti di MESSENGER.
Ma nonostante le sfide, ha detto Solomon, gli anni e mezzo di MESSENGER in orbita hanno ora prodotto risultati chiari.
Fonti: MESSENGER, NASA
