Космический зонд НАСА «Messenger» получил неоспоримые свидетельства не только в пользу того, что на поверхности Меркурия содержится замерзшая вода, но и того, что во многих местах этот лед покрыт десятисантиметровым слоем органических соединений [1,2].
Несмотря на то, что обнаружение льда на поверхности ближайшей к Солнцу планеты, не являлось в полной мере неожиданностью, исследователи не могли предполагать возможность существование органики на Меркурии, и теперь высказываются предположения о том, какие интересные химические процессы могут протекать на негостеприимной поверхности Меркурия.
Наблюдения за Меркурием с Земли давно позволяли наблюдать яркие регионы с высокой отражающей способностью в приполярных областях Меркурия. Уже тогда астрономы сделали предположения о том, что в этих регионах свет отражается льдом, занесенным на поверхность Меркурия кометами. Дневная температура на освещенных Солнцем областях участках Меркурия может достигать 400°C, однако в областях постоянной тени внутри кратеров, расположенных у полюсов планеты, температура, скорее всего не поднимается выше отметки –170°C. Это обстоятельство позволяет льду существовать в той или иной степени независимо от температуры на остальной поверхности планеты [3]. Такой эффект возможен благодаря сочетанию двух факторов – во-первых, у Меркурия нет атмосферы, и, в отличие от Земли, температура его поверхности не выравнивается, а во-вторых, угол его оси вращения составляет почти 90 градусов, что позволяет приполярным участкам планеты практически никогда не выходить из сумрака.
Подтверждение или опровержение возможности существования льда на Меркурии было одной из основных целей полета зонда НАСА «Messenger» (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging), который был запущен с поверхности Земли в 2004 и достиг расчетной орбиты вокруг Меркурия в 2011. Для достижения этой цели космический зонд оснащен лазерным альтиметром [Mercury Laser Altimeter (MLA)] и нейтронным спектрометром. Альтиметр может обнаруживать лед по его отражению в инфракрасном диапазоне, а нейтронный спектрометр способен обнаружить водород в составе льда по изменению энергии потока нейтронов, отражаемых поверхностью Меркурия.
Фотография приполярного региона Меркурия, полученная с помощью «Messenger». Области постоянной тени обозначены красным, области возможного залегания льда – желтым.
Три статьи в Science, опубликованные группой исследователей из США и Франции, посвящены анализу данных, полученных с помощью альтиметра MLA и нейтронного спектрометра, при этом результаты исследования позволяют говорить о том, что химия на поверхности Меркурия гораздо сложнее, чем предполагалось ранее.
Сканирование региона, расположенного у северного полюса Меркурия альтиметром MLA позволило обнаружить яркие отражающие участки, указывающие на существование льда. Однако помимо них также были обнаружены множественные неотражающие участки, которые были темнее обычной скальной поверхности Меркурия. Более того, участки с большой отражательной способностью располагались в непосредственно у полюса и характеризовались низкой температурой, а участки с низким альбедо находились в таких широтах, где температура не могла бы обеспечить долговременное существование льда.
Нейтронный спектрометр, в свою очередь, не смог различить высоко- и низкоотражающие участки поверхности Меркурия. Однако, результаты, полученные с помощью этого аналитического метода показали существование толстого богатого водородом материала, покрывающего тонкий слой материала с меньшим содержанием водорода около северного полюса Меркурия.
Сопоставив данные, исследователи пришли к выводу, что светлые участки поверхности Меркурия представляют собой практически чисты лед, в то время, как темные участки состоят из замерзшей воды, покрытой десятисантиметровым слоем органических веществ. Это обстоятельство может объяснить, почему темные участки находят в более теплых широтах – органика играет роль теплоизоляционного материала, который не дает льду сублимироваться. При этом в более холодных широтах в постоянно затененных кратерах температура достаточно низка для того, чтобы лед мог сохраняться и без теплоизоляции.
