Nel 2012, gli scienziati sono stati lieti di scoprire che all'interno delle regioni polari di Mercurio sono state rilevate grandi quantità di ghiaccio d'acqua. Mentre l'esistenza del ghiaccio d'acqua in questa regione all'ombra permanente era stata oggetto di speculazioni per circa 20 anni, solo dopo che il veicolo spaziale Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry e Ranging (MESSENGER) ha studiato la regione polare, ciò è stato confermato .
Sulla base dei dati di MESSENGER, è stato stimato che il mercurio potrebbe avere tra i 100 miliardi e 1 trilione di tonnellate di ghiaccio d'acqua su entrambi i poli e che il ghiaccio potrebbe essere profondo fino a 20 metri (65,5 piedi) in alcuni punti. Tuttavia, un nuovo studio condotto da un team di ricercatori della Brown University indica che potrebbero esserci altri tre grandi crateri e molti altri più piccoli nella regione polare settentrionale che contengono anche ghiaccio.
Lo studio, intitolato "Nuove prove per il ghiaccio d'acqua superficiale nelle trappole fredde su piccola scala e in tre grandi crateri nella regione polare settentrionale del mercurio dall'altimetro laser al mercurio", è stato recentemente pubblicato nella Lettere di ricerca geofisica. Guidato da Ariel Deutsch, membro della NASA ASTAR e dottorando presso la Brown University, il team ha considerato come depositi su piccola scala potessero aumentare drasticamente la quantità complessiva di ghiaccio su Mercurio.
Pur essendo il pianeta più vicino al Sole e sperimentando temperature superficiali brucianti sul suo lato esposto al Sole, la bassa inclinazione assiale di Mercurio significa che le sue regioni polari sono permanentemente ombreggiate e hanno temperature medie di circa 200 K (-73 ° C; -100 ° F). L'idea che il ghiaccio potesse esistere in queste regioni risale agli anni '90, quando i telescopi radar terrestri rilevarono punti altamente riflettenti all'interno dei crateri polari.
Ciò è stato confermato quando l'astronave MESSENGER ha rilevato segnali di neutroni dal polo nord del pianeta che erano coerenti con il ghiaccio d'acqua. Da quel momento, è stato un consenso generale che il ghiaccio superficiale di Mercurio fosse limitato a sette grandi crateri. Ma come ha spiegato Ariel Deutsch in una dichiarazione della Brown University, lei e il suo team hanno cercato di guardare oltre:
"L'ipotesi è stata che il ghiaccio superficiale su Mercurio esiste prevalentemente in grandi crateri, ma mostriamo anche prove per questi depositi su scala minore. L'aggiunta di questi depositi su piccola scala ai grandi depositi all'interno dei crateri aggiunge significativamente l'inventario del ghiaccio superficiale su Mercurio. "
Per il bene di questo nuovo studio, Deutsch è stato affiancato da Gregory A. Neumann, ricercatore del Goddard Space Flight Center della NASA, e James W. Head. Oltre ad essere professore presso il Dipartimento di Scienze della Terra, Ambientali e Planetarie di Brown, Head era anche co-investigatore delle missioni MESSENGER e Lunar Reconnaissance Orbiter.
Insieme, hanno esaminato i dati dallo strumento MESSENGER Mercury Laser Altimeter (MLA). Questo strumento è stato utilizzato da MESSENGER per misurare la distanza tra l'astronave e Mercurio, i dati risultanti sono stati quindi utilizzati per creare mappe topografiche dettagliate della superficie del pianeta. Ma in questo caso, l'MLA è stato utilizzato per misurare la riflettanza della superficie, che indicava la presenza di ghiaccio.
Come specialista di strumenti con la missione MESSENGER, Neumann era responsabile della calibrazione del segnale di riflettanza dell'altimetro. Questi segnali possono variare in base al fatto che le misurazioni vengano prese dall'alto o da un angolo (quest'ultima delle quali viene definita come letture "off-nadir"). Grazie alle regolazioni di Neumann, i ricercatori sono stati in grado di rilevare depositi ad alta riflettanza in altri tre grandi crateri che erano coerenti con il ghiaccio d'acqua.
Secondo le loro stime, questi tre crateri potrebbero contenere lastre di ghiaccio che misurano circa 3.400 chilometri quadrati (1313 mi²). Inoltre, il team ha anche osservato il terreno che circonda questi tre grandi crateri. Sebbene queste aree non fossero così riflettenti come le calotte glaciali all'interno dei crateri, erano più luminose della riflettanza media della superficie del Mercurio.
Oltre a ciò, hanno anche esaminato i dati dell'altimetro per cercare prove di depositi su scala minore. Hanno scoperto quattro crateri più piccoli, ognuno con un diametro inferiore a 5 km (3 mi), che erano anche più riflettenti della superficie. Da ciò, hanno dedotto che non c'erano solo più grandi giacimenti di ghiaccio che erano stati precedentemente scoperti, ma probabilmente molte più piccole "trappole fredde" dove poteva esistere anche il ghiaccio.
Tra questi tre grandi depositi appena scoperti e quelli che potrebbero essere centinaia di depositi più piccoli, il volume totale di ghiaccio su Mercurio potrebbe essere considerevolmente più di quanto pensassimo in precedenza. Come diceva Deutsch:
“Suggeriamo che questa firma di riflettanza migliorata sia guidata da piccole chiazze di ghiaccio che si diffondono su questo terreno. La maggior parte di questi cerotti sono troppo piccoli per essere risolti individualmente con lo strumento altimetro, ma collettivamente contribuiscono al miglioramento complessivo della riflettanza ... Questi quattro erano solo quelli che potevamo risolvere con gli strumenti MESSENGER. Pensiamo che probabilmente ce ne siano molti, molti altri, di dimensioni che vanno da un chilometro fino a pochi centimetri. "
In passato, studi sulla superficie lunare hanno anche confermato la presenza di ghiaccio d'acqua nelle sue regioni polari craterizzate. Ulteriori ricerche hanno indicato che al di fuori dei crateri più grandi, anche piccole "trappole fredde" potrebbero contenere ghiaccio. Secondo alcuni modelli, la contabilità di questi piccoli depositi potrebbe effettivamente raddoppiare le stime sulla quantità totale di ghiaccio sulla Luna. Lo stesso potrebbe valere per Mercurio.
Ma come ha indicato Jim Head (che ha anche lavorato come consulente di dottorato in Germania per questo studio), questo lavoro aggiunge anche una nuova interpretazione alla questione critica della provenienza dell'acqua nel Sistema Solare. "Una delle cose più importanti che vogliamo capire è come l'acqua e gli altri volatili siano distribuiti attraverso il Sistema Solare interno - compresi Terra, Luna e vicini planetari", ha detto. "Questo studio apre i nostri occhi a nuovi luoghi per cercare prove di acqua e suggerisce che c'è molto di più su Mercurio di quanto pensassimo".
Oltre a indicare che il Sistema Solare può essere più acquoso di quanto si sospettasse in precedenza, la presenza di ghiaccio abbondante su Mercurio e sulla Luna ha rafforzato le proposte per costruire avamposti su questi corpi. Questi avamposti potrebbero essere in grado di trasformare i depositi locali di ghiaccio d'acqua in combustibile di idrazina, il che ridurrebbe drasticamente i costi di montaggio di missioni a lungo raggio in tutto il Sistema Solare.
Sul lato meno speculativo delle cose, questo studio offre anche nuove intuizioni su come si è formato ed evoluto il Sistema Solare. Se l'acqua oggi è molto più abbondante di quanto sapessimo, indicherebbe che era presente più durante le prime epoche della formazione planetaria, presumibilmente quando veniva distribuita in tutto il Sistema Solare da asteroidi e comete.
