Tutkakuva Mercuryn pohjoisnapa-alueesta esitetään päällekkäin saman alueen MESSENGER-kuvien mosaiikin kanssa. Hyväksyntä: NASA / Johns Hopkinsin yliopiston sovelletun fysiikan laboratorio / Washingtonin Carnegie-instituutti / Kansallinen tähtitieteen ja ionosfäärikeskus, Arecibon observatorio
Yli 20 vuotta sitten tutkavaloisia materiaaleja nähtiin elohopean pohjoisnapa-alueella, ja siitä lähtien tutkijat ovat väittäneet, että vesijää voisi piiloutua pysyvästi varjoisilla alueilla. Uusimmat MESSENGER-avaruusaluksen tiedot - jotka kiertävät nyt aurinkoa lähinnä olevaa planeettaa - vahvistavat, että Mercury todellakin pitää vesijäätä ja orgaanista ainetta pysyvästi varjoitetuissa kraatereissa sen pohjoisnavalla. Tutkijat kertoivat tänään, että elohopea mahtui 100 miljardiin 1 miljoonaan tonniin vesijäätä molemmilla napoilla ja jään voi olla paikoin jopa 20 metriä syvä. Lisäksi kiehtova tumma materiaali, joka peittää jään, voisi pitää muita haihtuvia aineita, kuten orgaanisia aineita.
MESSENGER-ryhmä julkaisi tällä viikolla Science-lehdessä kolme artikkelia, joissa esitetään kolme uutta todistusaineistoa siitä, että vesijää hallitsee Merkurien pohjoisnavan kraatterien sisällä olevia komponentteja.
"Vesijää läpäisi kolme haastavaa testiä, emmekä tiedä mitään muuta yhdistettä, joka vastaa MESSENGER-avaruusaluksen mittaamia ominaisuuksia", kertoi MESSENGER-tutkimuksen päätutkija Sean Solomon tänään pidetyssä tiedotuksessa. "Nämä havainnot paljastavat erittäin tärkeän luvun tarinasta siitä, kuinka komeettojen ja vesirikasten asteroidien välityksellä vesijää on ajan myötä toimittanut sisäplaneetoille."
MESSENGER saapui Mercuryyn viime vuonna, ja avaruusaluksen neutronispektrometristä ja laserkorkeusmittarista saatuja tietoja käytettiin havaintojen tekemiseen planeetan pohjoisnavalla.
Useiden metrien paksuinen vesijääkerros on esitetty valkoisella. Jäässä olevat runsaat vetyatomit estävät neutronien karkaamisen avaruuteen. Parannettujen vetypitoisuuksien (ja päätellen vesijää) merkki on MESSENGERin havaitsemien neutronien havaitsemisen nopeuden aleneminen planeetalta. Hyväksyntä: NASA / Johns Hopkinsin yliopiston sovelletun fysiikan laboratorio / Washingtonin Carnegie-instituutti
Neutronispektroskopia mittaa keskimääräisiä vedyn konsentraatioita elohopean tutkavaloalueilla, ja tutkijat pystyivät johtamaan vesijääpitoisuudet vedyn mittauksista.
"Neutronitiedot osoittavat, että elohopean tutkavaloisissa polaarisaostumissa on keskimäärin yli kymmeniä senttimetrejä paksumpi vetykerros 10 - 20 senttimetrin paksuisen, vähemmän vetypitoisen pintakerroksen alla", kertoi David Lawrence. MESSENGER Osallistuva tutkija, joka työskentelee Johns Hopkinsin yliopiston soveltuvan fysiikan laboratoriossa ja on yhden kirjoituksen pääkirjailija. "Haudatun kerroksen vetypitoisuus vastaa lähes puhdasta vesijäätä."
Tässä kuvassa näkyy auringonvalo, joka saavuttaa Prokofjevin kraatterilattian ja vanteen. Vanteen ja sisäosan pohjoiseen suuntautuvat osat pysyvät jatkuvassa varjossa, samoin kuin useiden muiden kraatterien osat. Napsauta kuvaa ja katso elokuva, joka simuloi noin puolta elohopean aurinkopäivää (176 maapäivää) ja käyttää digitaalista maasemallia, joka on johdettu MLA-mittauksista. Luotto: NASA Goddardin avaruuslentokeskus / Massachusettsin teknillinen instituutti / Johns Hopkinkin yliopiston sovelletun fysiikan laboratorio / Washingtonin Carnegie-instituutti.
Tiedot MESSENGERin elohopealaserkorkeusmittarista (MLA) - joka on ampunut yli 10 miljoonaa laserpulssia Mercurysta laatimaan yksityiskohtaisia karttoja planeetan topografiasta - vahvistavat tutkatulokset ja Neutron-spektrometrimittaukset Mercuryn napa-alueelta. Gregory Neumann NASA: n Goddardin lentokeskuksesta, toisen tutkimuksen pääkirjailija, kertoi, että ryhmä käytti topografisia tietoja kehittääkseen elohopean pohjoisnapojen kraattereiden valaistusmalleja, paljastaen epäsäännölliset tummat ja kirkkaat esiintymät infrapuna-aallonpituudella lähellä Mercuryn pohjoisnapaa.
"Todellinen yllätys on, että vaaleita alueita ympäröivät tummat alueet, jotka olivat läpinäkyvämpiä kuin tutkan kirkkaat alueet", Neumann sanoi torstaina pidetyssä tiedotuksessa. "Ne ovat viltti, joka suojaa alla olevia kirkkaita haihtuvia aineita."
Neumann kertoi, että komeetojen tai haihtuvien rikasten asteroidien vaikutukset olisivat voineet tuottaa sekä tummia että kirkkaita kerrostumia. Tämä havainto vahvistettiin kolmannessa lehdessä, jota johti David Paige Kalifornian yliopistosta, Los Angeles.
Paige ja hänen kollegansa esittivät ensimmäiset yksityiskohtaiset mallit Mercuryn pohjoisnapa-alueiden pinta- ja pinnan lämpötiloista, joissa hyödynnetään MLA: n mittaamaa Mercuryn pinnan todellista topografiaa. Mittaukset "osoittavat, että korkean tutkan takaisinsiron alueiden alueellinen jakauma vastaa hyvin lämpöstabiilin vesijään ennustettua jakautumista", hän sanoi.
Merkkihermossa oleva elokuva, joka näyttää lasketut syvyydet sen pinnan alapuolella, jolla vesijään ennustetaan olevan lämpöstabiili. Harmaat alueet ovat alueita, jotka ovat liian lämpimiä kaikissa syvyyksissä vakaan vesijään luomiseksi. Värilliset alueet ovat riittävän kylmiä, jotta maanalainen jää voi olla vakaa, ja valkoiset alueet ovat riittävän kylmiä altistuneita pintajäätä, jotta ne olisivat vakaita. Lämpömallitulokset ennustavat pinta- ja pintavesijään esiintymisen samoissa paikoissa, joissa niitä tarkkaillaan maapallon tutkan ja MLA-havaintojen avulla. Hyväksyntä: NASA / UCLA / Johns Hopkinsin yliopiston sovelletun fysiikan laboratorio / Washingtonin Carnegie-instituutti
Paige väittää, että tumma materiaali on todennäköisesti sekoitus monimutkaisia orgaanisia yhdisteitä, jotka kulkeutuvat elohopeaan komeetojen ja haihtuvien rikasten asteroidien vaikutuksesta - samat esineet, jotka todennäköisesti toimittivat vettä sisimmälle planeetalle. Orgaaninen materiaali on saattanut tummua edelleen altistamalla voimakkaalle säteilylle Mercuryn pinnalla, jopa pysyvästi varjoisilla alueilla.
Tämä tumma eristemateriaali on uusi ja kiehtova kappale Mercuryn tarinasta, jonka MESSENGER pyrkii purkamaan, sanoi Solomon, ja herättää kysymyksiä siitä, minkä tyyppisiä orgaanisia aineita sieltä löytyy. Solomon lisäsi, että elohopeasta saattaa nyt tulla kiinnostuksen kohde astrobiologialle, mutta sanoi ehdottomasti, ettei kukaan tutkijoista usko, että elohopealla on elämää. Tämä voisi kuitenkin antaa tietoa orgaanisten aineiden noususta maan päällä.
Lisäksi tiedemies sanoi, että elohopealla ei ole nestemäisen veden todennäköisyyttä, vaikka lämpötilat joillakin alueilla olisivat suotuisat nestemäiselle vedelle. Mutta ilman ilmakehää elohopealla, vesi ei tarttuisi pitkään. "Se olisi jäätä tai höyryä todella nopeasti", Paige sanoi.
Tämä MESSENGERin kiertorata havainnollistaa joitain haasteita, jotka liittyvät Mercuryn pohjoisnapa-alueen havaintojen saamiseen. Hyväksyntä: NASA / Johns Hopkinsin yliopiston sovelletun fysiikan laboratorio / Washingtonin Carnegie-instituutti
Solomon sanoi, että näiden mittausten saaminen ei ole ollut helppoa eikä nopeaa. "Jopa MESSENGERin saavuttamilla korkeimmilla leveysasteilla, avaruusaluksen on katsottava vinoon kulmaan katsomaan pohjoisnapa-alueita", hän sanoi.
Ensisijaisen kiertoratamatkansa aikana MESSENGER oli 12 tunnin kiertoradalla ja oli korkeudessa välillä 244–640 km reitin pohjoisimmassa pisteessä. Huhtikuusta 2012 lähtien MESSENGER on ollut 8 tunnin kiertoradalla, kuten yllä on esitetty, ja se on ollut 311-442 km: n korkeudessa trajektorinsa pohjoisimmassa pisteessä. Näistäkin korkeista leveysasteista johtuen Mercuryn napakerrat täyttävät vain pienen osan MESSENGERin instrumenttien näkökenttää.
Mutta haasteista huolimatta, Salomon sanoi, puolitoista vuotta MESSENGER-kiertoradalla on nyt antanut selviä tuloksia.
Lähteet: MESSENGER, NASA
