На Меркурії може існувати лід завдяки 400-градусній спеці

Важко повірити про лід на Меркурії, коли денна температура там досягає 400 градусів за Цельсієм. Проте, в одному з досліджень говориться, що вулканічна спека на планеті, що розташована найближче до Сонця, ймовірно, допомагає виникненню частини цього льоду.

Відповідно до наукової думки, як і у випадку із Землею, астероїди доставили більшу частину води Меркурія. Але екстремальна денна спека може поєднуватися з холодом у мінус 200 градусів Цельсія в закутках полярних кратерів, які ніколи не бачать сонячного світла, щоб діяти як гігантська хімічна лабораторія з виготовлення льоду, кажуть дослідники з Джорджійського технологічного інституту (Атланта, США).

Хімія не надто складна. Але нове дослідження моделює її за складних умов Меркурія, включаючи сонячні вітри, що бомбардують планету зарядженими частинками, багато з яких є протонами, що грають ключову роль у цій хімії. Модель представляє можливий шлях, за яким вода може виникати і збиратися у вигляді льоду на планеті, багатій всіма необхідними компонентами.

"Це не якась дивна, нестандартна ідея. Базовий хімічний механізм спостерігався десятки разів у дослідженнях з кінця 1960-х", - каже Брент Джонс, науковий співробітник Школи хімії та біохімії Джорджійського технологічного інституту і провідний автор статті. "Але це стосувалося чітко визначених поверхонь. Застосування цієї хімії для таких складних поверхонь, як на планеті, - це новаторське дослідження".

Гаряча, проста хімія

Мінерали в поверхневому ґрунті Меркурія містять так звані гідроксильні групи (ОН), які генеруються в основному протонами. У моделі екстремальна спека допомагає звільнити гідроксильні групи, а потім спонукає їх до удару одна з одною, утворюючи при цьому молекули води та водню, які піднімаються з поверхні та дрейфують навколо планети.

Деякі молекули води руйнуються сонячним світлом або піднімаються далеко над поверхнею планети, проте інші молекули приземляються біля полюсів Меркурія в постійних тінях кратерів, які захищають лід від сонця. У Меркурія немає атмосфери і, отже, немає повітря, яке б проводило тепло, тому молекули стають частиною постійного льодовика, розташованого в тіні.

Відео: NASA / Georgia Tech / Guberman / Brumfield

"Це трохи схоже на пісню Hotel California. Молекули води можуть поселитися в тіні, але ніколи не можуть піти", - сказав Томас Орландо, професор Школи хімії та біохімії Джорджійського технологічного інституту і головний дослідник вчення. Орландо був співзасновником інститутського Центру космічних технологій та досліджень.

"Як ми постулюємо, загальна кількість льоду, що утворився, становить 10 в 13 степені кілограмів (10 000 000 000 000 кг, або 11,023,110 000 тонн) протягом приблизно 3 мільйонів років", - сказав Джонс. "На цей процес легко могло припадати до 10 відсотків всього льоду Меркурія".

Дослідники опублікують свої результати в Astrophysical Journal Letters у понеділок, 16 березня 2020 р. Дослідження фінансувалося у рамках програм NASA "Віртуальний інститут дослідження сонячної системи" (SSERVI) та "Планетарні атмосфери".

Космічний апарат підтверджує наявність льоду

Новини за подібною темою:

		Європейсько-японська місія показала Меркурій зблизька
		Чому у Меркурія таке велике залізне ядро? Магнетизм!

У 2011 році зонд NASA вийшов на орбіту Меркурія і підтвердив сигнали, характерні для крижаного льоду біля полюсів. Космічний апарат MESSENGER (Поверхня Меркурія, Космічне оточення, Геохімія та Діапазон) надіслав назад зображення та дані, що підтверджували попередні сигнатури льоду, зібрані роками раніше за допомогою наземного радару.

Лід був запилений і зачаївся у постійній тіні в полярних кратерах Меркурія, який покритий метеоритними та астероїдними шрамами так само, як і Місяць. Фактично, подібність між двома кулями, включаючи їх розміри, призвела до багатьох зіставлень, включаючи ймовірність наявності водяного льоду на обох.

Люди знайшли слабкі ознаки можливої наявності льоду на Місяці, але виявили лід з майже абсолютною впевненістю та в порівняльному достатку на Меркурії. Це спричинило певне головочухання: якщо астероїди, комети та метеорити наповнювали Меркурій та Місяць водою, то що пояснює різницю в наявності льоду? Чи отримував Меркурій воду таким способом, який не спрацював на Місяці?

"Процес в нашій моделі не був би настільки продуктивним на Місяці. По-перше, недостатньо тепла, щоб значно активізувати хімію", - пояснив Джонс.

Лабораторія, в якій працює Орландо, в окремому проекті розробляє систему, засновану на тій же хімії, щоб створити воду на Місяці для майбутніх станцій астронавтів, які розташовуватимуться там.

"Великі магнітні торнадо"

Протонів від сонячних вітрів більше на Меркурії, ніж на Землі, де потужне магнітне поле відбиває назад у космос частинки сонячного вітру, включаючи протони. Поле Меркурія має лише біля 1 відсотка тієї сили, і воно закручено опускає протони вниз на поверхню.

"Це схоже на великі магнітні торнадо, і вони, з часом, викликають величезні протонні міграції по більшій частині поверхні Меркурія ", - сказав Орландо.

Протони імплантують себе в ґрунт по всій планеті приблизно на 10 нанометрів вглиб, утворюючи в мінералах гідроксильні групи (ОН), які дифундують на поверхню, де тепло робить решту роботи.

"Я б визнав, що велика кількість води на Меркурії була доставлена ударами астероїдів", - сказав Джонс. "Але також є питання, звідкіля астероїди, навантажені водою, взяли цю воду. Такі процеси могли б допомогти зробити це".

"Комета або астероїд насправді не мають переносити воду, оскільки окремо зіткнення з планетою або Місяцем також може зробити воду", - сказав Орландо. "Меркурій і Місяць завжди піддаються ударам малих метеороідів, тому це відбувається постійно".

Читайте ще цікаві новини про космос.

• Меркурій