На Меркурии может существовать лед благодаря 400-градусной жаре

Трудно поверить обо льде на Меркурии, когда дневная температура там достигает 400 градусов по Цельсию. Однако, в одном из исследований говорится, что вулканическая жара на планете, расположенной ближе всего к Солнцу, вероятно, способствует возникновению части этого льда.

Согласно научной мысли, как и в случае с Землей, астероиды доставили большую часть воды Меркурия. Но экстремальная дневная жара может сочетаться с холодом в минус 200 градусов Цельсия в закоулках полярных кратеров, которые никогда не видят солнечного света, чтобы действовать как гигантская химическая лаборатория по изготовлению льда, говорят исследователи из Джорджийського технологического института (Атланта, США).

Химия не слишком сложная. Но новое исследование моделирует ее в сложных условиях Меркурия, включая солнечные ветры, бомбардирующие планету заряженными частицами, многие из которых являются протонами, играющие ключевую роль в этой химии. Модель представляет возможный путь, по которому вода может возникать и собираться в виде льда на планете, богатой всеми необходимыми компонентами.

"Это не какая-то странная, необычная идея. Базовый химический механизм наблюдался десятки раз в исследованиях с конца 1960-х", - говорит Брент Джонс, научный сотрудник Школы химии и биохимии Джорджийського технологического института и ведущий автор статьи. "Но это касалось четко определенных поверхностей. Применение этой химии для таких сложных поверхностей, как на планете, - это новаторское исследование".

Горячая, простая химия

Минералы в поверхностном грунте Меркурия содержат так называемые гидроксильные группы (ОН), которые генерируются в основном протонами. В модели экстремальная жара помогает освободить гидроксильные группы, а затем побуждает их к удару друг с другом, образуя при этом молекулы воды и водорода, которые поднимаются с поверхности и дрейфуют вокруг планеты.

Некоторые молекулы воды разрушаются солнечным светом или поднимаются далеко над поверхностью планеты, однако другие молекулы приземляются у полюсов Меркурия в постоянных тенях кратеров, которые защищают лед от солнца. У Меркурия нет атмосферы и, следовательно, нет воздуха, который бы проводил тепло, поэтому молекулы становятся частью постоянного ледника, расположенного в тени.

Видео: NASA / Georgia Tech / Guberman / Brumfield

"Это немного похоже на песню Hotel California. Молекулы воды могут поселиться в тени, но никогда не могут уйти", - сказал Томас Орландо, профессор Школы химии и биохимии Джорджийського технологического института и главный исследователь учения. Орландо был соучредителем институтского Центра космических технологий и исследований.

"Как мы постулируем, общее количество образовавшегося льда составляет 10 в 13 степени килограмм (10 000 000 000 000 кг, или 11,023,110 000 тонн) в течение примерно 3 миллионов лет", - сказал Джонс. "На этот процесс легко могло приходиться до 10 процентов всего льда Меркурия".

Исследователи опубликуют свои результаты в Astrophysical Journal Letters в понедельник, 16 марта 2020 г. Исследование финансировалось в рамках программ NASA "Виртуальный институт исследования солнечной системы" (SSERVI) и "Планетарные атмосферы".

Космический аппарат подтверждает наличие льда

Новости по подобной теме:

		Европейско-японская миссия показала Меркурий вблизи
		Почему у Меркурия такое большое железное ядро? Магнетизм!

В 2011 году зонд NASA вышел на орбиту Меркурия и подтвердил сигналы, характерные для ледников у полюсов. Космический аппарат MESSENGER (Поверхность Меркурия, Космическое окружение, Геохимия и Диапазон) прислал назад изображения и данные, подтверждающие предыдущие сигнатуры льда, собранные годами ранее с помощью наземного радара.

Лед был запылен и затаился в постоянной тени в полярных кратерах Меркурия, который покрыт метеоритными и астероидными шрамами так же, как и Луна. Фактически, сходство между двумя шарами, включая их размеры, привела ко многим сопоставлениям, включая вероятность наличия водяного льда на обоих.

Люди нашли слабые признаки возможного наличия льда на Луне, но обнаружили лед с почти абсолютной уверенностью и в сравнительном изобилии на Меркурии. Это привело определенному головочухиванию: если астероиды, кометы и метеориты наполняли Меркурий и Луну водой, то что объясняет разницу в наличии льда? Получал ли Меркурий воду таким способом, который не сработал на Луне?

"Процесс в нашей модели не был бы столь продуктивным на Луне. Во-первых, недостаточно тепла, чтобы значительно активизировать химию", - пояснил Джонс.

Лаборатория, в которой работает Орландо, в отдельном проекте разрабатывает систему, основанную на той же химии, чтобы создать воду на Луне для будущих станций астронавтов, которые будут располагаться там.

"Большие магнитные торнадо"

Протонов от солнечных ветров больше на Меркурии, чем на Земле, где мощное магнитное поле отражает обратно в космос частицы солнечного ветра, включая протоны. Поле Меркурия имеет лишь около 1 процента той силы, и оно закручено опускает протоны вниз на поверхность.

"Это похоже на большие магнитные торнадо, и они, со временем, вызывают огромные протонные миграции по большей части поверхности Меркурия", - сказал Орландо.

Протоны имплантируют себя в грунт по всей планете примерно на 10 нанометров вглубь, образуя в минералах гидроксильные группы (ОН), которые диффундируют на поверхность, где тепло делает остальную работу.

"Я бы признал, что большое количество воды на Меркурии была доставлена ударами астероидов", - сказал Джонс. "Но также есть вопрос, откуда астероиды, нагруженные водой, взяли эту воду. Такие процессы могли бы помочь сделать это".

"Комета или астероид, на самом деле не должны переносить воду, поскольку отдельно столкновение с планетой или Луной также может сделать воду", - сказал Орландо. "Меркурий и Луна всегда подвергаются ударам малых метеороидов, поэтому это происходит постоянно".

Читайте еще интересные новости о космосе.

• Меркурий