Merkuuri põhjapolaarse piirkonna radaripilt kuvatakse sama piirkonna MESSENGERi piltide mosaiigil. Autor: NASA / Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika labor / Washingtoni Carnegie Instituut / Riiklik astronoomia- ja ionosfääri keskus, Arecibo observatoorium
Üle 20 aasta tagasi nähti põhjapolaarses piirkonnas Merkuuri kohal radarikindlaid materjale ja sellest ajast alates on teadlased postuleerinud, et püsivalt varjutatud piirkondades võiks seal varjuda vesijää. Kosmosesõiduki MESSENGER - mis tiirleb ümber kõige Päikesele kõige lähemal asuva planeedi - viimased andmed kinnitavad, et Merkuur hoiab tõepoolest püsivalt varjutatud kraatrites põhjapoolusel nii vesijäät kui ka orgaanilisi aineid. Teadlased ütlesid täna, et elavhõbe võib mõlemal poolusel hoida 100 miljardit kuni 1 triljonit tonni vesijäät ja jää võib kohati olla kuni 20 meetrit sügav. Lisaks võiks jääd kattev intrigeeriv tume materjal mahutada teisi lenduvaid aineid, näiteks orgaanilisi aineid.
MESSENGERi meeskond avaldas sel nädalal ajakirjas Science kolm ettekannet, milles on esitatud kolm uut tõendusmaterjali selle kohta, et Merkuuri põhjapooluse kraatrites sisalduvates komponentides domineerib vesijää.
"Vesijää läbis kolm keerulist katset ja me ei tea ühtegi teist ühendit, mis vastaks nendele omadustele, mida me mõõtsime kosmoselaeva MESSENGER abil," ütles MESSENGERi uurija Sean Solomon täna tänasel briifingul. "Need leiud paljastavad väga olulise peatüki loost sellest, kuidas komeedid ja veerikkad asteroidid on veejääd siseplaneedile aja jooksul toimetanud."
MESSENGER jõudis Merkuuri eelmisel aastal ning planeedi põhjapoolusel vaatluste tegemiseks kasutati kosmoselaeva neutron-spektromeetri ja laserkõrgusemõõtja andmeid.
Mitme meetri paksune vesijääkiht on illustreeritud valge värviga. Jääs olevad rohked vesinikuaatomid peatavad neutronite kosmosesse pääsemise. Suurenenud vesiniku kontsentratsiooni (ja sellest tulenevalt veejää) signaal on MESSENGERi poolt planeedilt neutronite avastamise kiiruse vähenemine. Autor: NASA / Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika labor / Washingtoni Carnegie Instituut
Neutronspektroskoopia abil mõõdetakse keskmisi vesiniku kontsentratsioone Merkuuri radar-eredates piirkondades ja teadlased suutsid vesiniku mõõtmistest tuletada vesijää kontsentratsioonid.
"Neutronite andmed näitavad, et elavhõbeda radar-eredad polaarladestused sisaldavad keskmiselt vesinirikkamat kihti enam kui kümneid sentimeetreid paksuse 10-20 sentimeetri paksuse, vesinikurikkama pinnakihi all," ütles David Lawrence, MESSENGER Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika laboris tegutsev teadlane ja ühe töö juhtiv autor. "Maetud kihi vesinikusisaldus on kooskõlas peaaegu puhta vesijääga."
See pilt näitab päikesevalgust, mis jõuab Prokofjevi kraatri põrandale ja veljele. Velje ja sisemuse põhjasuunalised osad jäävad püsivasse varju, nagu ka paljude teiste kraatrite puhul. Klõpsake pildil ja vaadake filmi, mis jäljendab umbes poole elavhõbeda päikese päevast (176 Maa päeva) ja kasutab digitaalse maastiku mudelit, mis on saadud MLA mõõtmistest. Autor: NASA Goddardi kosmoselennukeskus / Massachusettsi tehnoloogiainstituut / Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika labor / Washingtoni Carnegie instituut.
Andmed MESSENGERi elavhõbedalaseri kõrgusmõõturilt (MLA) - mis on Mercurys vallandanud rohkem kui 10 miljonit laserimpulssi, et teha planeedi topograafiast üksikasjalikke kaarte - kinnitavad radari tulemusi ja elavhõbeda polaarjoone neutron-spektromeetri mõõtmisi. Teise töö juhtiv autor NASA Goddardi lennunduskeskuse esindaja Gregory Neumann ütles, et meeskond kasutas topograafilisi andmeid Merkuuri põhjapooluse kraatrite valgustusmudelite väljatöötamiseks, paljastades ebakorrapärased tumedad ja heledad hoiused infrapunakiirguse lainepikkusel Merkuuri põhjapooluse lähedal.
"Tõeline üllatus on see, et heledaid alasid ümbritsevad tumedad alad, mis olid läbitungivad kui radari eredad alad," ütles Neumann neljapäevasel briifingul. "Need on tekk, mis kaitseb nende all leiduvaid eredaid lenduvaid aineid."
Neumann ütles, et komeetide või lenduvate rikaste asteroidide mõjud võisid anda nii tumedaid kui ka eredaid hoiuseid, seda tõestust kinnitas kolmas dokument, mida juhtis David Paige Los Angelese California ülikoolist.
Paige ja tema kolleegid esitasid Merkuuri põhjapolaarsete piirkondade pinna- ja pinnatemperatuuri esimesed üksikasjalikud mudelid, milles on kasutatud MLA järgi mõõdetud Merkuuri pinna tegelikku topograafiat. Mõõtmised "näitavad, et suure radariga tagasilöögipiirkondade piirkondade ruumiline jaotus vastab hästi termiliselt stabiilse vesijää prognoositavale jaotusele", ütles ta.
Elavhõbeda “igikeltsa” kaart, mis näitab arvutatud sügavusi pinna all, mille ääres ennustatakse, et vesijää on termiliselt stabiilne. Hallid alad on piirkonnad, mis on igas sügavuses stabiilse vesijää jaoks liiga soojad. Värvilised piirkonnad on piisavalt külmad, et pinnaalune jää oleks stabiilne, ja valged piirkonnad on piisavalt külma pinnaga jääd, et olla püsivad. Termilise mudeli tulemused ennustavad pinna- ja pinnavee jää olemasolu samades kohtades, kus neid täheldatakse maapõhise radari ja MLA vaatluste abil. Autor: NASA / UCLA / Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika labor / Washingtoni Carnegie Instituut
Paige sõnul on tume materjal tõenäoliselt segu keerukatest orgaanilistest ühenditest, mis on komeetide ja lenduvate rikaste asteroidide mõjul elavhõbedale tarnitud - samad objektid, mis tõenäoliselt vedasid vett sisepoolseimale planeedile. Orgaaniline materjal võib olla veelgi tumenenud kokkupuutel tugeva elavhõbedaga Merkuuri pinnal, isegi püsivalt varjutatud aladel.
See tume isoleermaterjal on uus ja intrigeeriv osa Merkuuri loost, mida MESSENGER üritab lahti harutada, ütles Solomon ja tõstatab küsimusi, milliseid orgaanilisi liike seal võiks leida. Saalomon lisas, et elavhõbe võib nüüd muutuda astrobioloogia huvipakkuvaks objektiks, kuid ütles kindlalt, et ükski teadlastest ei arva, et elavhõbedal on elu. See võib siiski anda teavet orgaaniliste ainete maapinna tõusmise kohta.
Lisaks väitis teadlane, et elavhõbedal ei ole vedela veega mingit võimalust, ehkki mõnes piirkonnas soodustavad temperatuurid vedelat vett. Kuid ilma Merkuuri atmosfäärita ei kleepuks vesi kaua. "See oleks jää või aur, tõesti kiire," ütles Paige.
See MESSENGERi orbiidi skeem illustreerib mõningaid väljakutseid Merkuuri põhjapooluse piirkonna vaatluste saamiseks. Autor: NASA / Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika labor / Washingtoni Carnegie Instituut
Saalomon ütles, et nende mõõtmiste saamine pole olnud lihtne ega kiire. "Isegi kõige kõrgematel laiuskraadidel, kuhu MESSENGER on jõudnud, peab kosmoselaev põhjapolaarpiirkondadele vaatama kaldu kaldega," ütles ta.
Oma esmase orbitaalmissiooni ajal viibis MESSENGER 12-tunnisel orbiidil ja oli oma trajektoori kõige põhjapoolsemas punktis 244–640 km kõrgusel. Alates 2012. aasta aprillist on MESSENGER olnud 8-tunnisel orbiidil, nagu ülalpool näidatud, ja see on olnud oma trajektoori kõige põhjapoolsemas punktis 311–442 km kõrgusel. Isegi nende kõrge laiuskraadi korral täidavad Merkuuri polaarsed hoiused MESSENGERi paljude instrumentide vaatevälja vaid väikese osa.
Kuid vaatamata väljakutsetele ütles Saalomon, et poolteist aastat kestnud MESSENGER orbiidil on nüüd andnud selgeid tulemusi.
Allikad: MESSENGER, NASA
