La superficie rovente di Mercurio sembra un luogo improbabile per trovare ghiaccio, ma la ricerca negli ultimi tre decenni ha suggerito che l'acqua è congelata sulla prima roccia dal sole, nascosto sui fondi dei crateri che sono permanentemente ombreggiati dai raggi cocenti del sole. Ora, un nuovo studio condotto dai ricercatori della Brown University suggerisce che potrebbe esserci molto più ghiaccio sulla superficie di Mercurio di quanto si pensasse in precedenza.

Lo studio, pubblicato in Lettere di ricerca geofisica , aggiunge tre nuovi membri all'elenco dei crateri vicino al polo nord di Mercurio che sembrano ospitare grandi depositi di ghiaccio superficiale. Ma oltre a quei grandi depositi, la ricerca mostra anche prove che depositi su scala più piccola sparsi intorno al polo nord di Mercurio, sia all'interno dei crateri che in terreni in ombra tra i crateri. Questi depositi possono essere piccoli, ma potrebbero aggiungere molto più ghiaccio precedentemente non contabilizzato.

"Il presupposto è che il ghiaccio superficiale su Mercurio esista prevalentemente in grandi crateri, ma mostriamo anche prove per questi depositi su piccola scala, " disse Ariel Deutsch, l'autore principale dello studio e un dottorato di ricerca. candidato alla Brown. "L'aggiunta di questi depositi su piccola scala ai grandi depositi all'interno dei crateri aggiunge significativamente all'inventario del ghiaccio superficiale su Mercurio".

L'idea che Mercurio potesse aver congelato l'acqua è emersa negli anni '90, quando i telescopi radar terrestri hanno rilevato regioni altamente riflettenti all'interno di diversi crateri vicino ai poli di Mercurio. L'asse del pianeta non ha molta inclinazione, così i suoi poli ricevono poca luce solare diretta, e i pavimenti di alcuni crateri non ricevono affatto la luce solare diretta. Senza un'atmosfera per trattenere il calore dalle superfici circostanti, le temperature in quelle ombre eterne sono state calcolate per essere abbastanza basse da rendere stabile il ghiaccio d'acqua. Ciò ha sollevato la possibilità che queste regioni "radar luminose" potessero essere ghiacciate.

Questa idea ha avuto una spinta dopo che la sonda MESSENGER della NASA è entrata nell'orbita di Mercurio nel 2011. La navicella ha rilevato segnali di neutroni dal polo nord del pianeta che erano coerenti con il ghiaccio d'acqua.

Per questo nuovo studio, Deutsch ha lavorato con Gregory Neumann del Goddard Space Flight Center della NASA per approfondire i dati restituiti da MESSENGER. Hanno esaminato specificamente le letture dell'altimetro laser del veicolo spaziale. Il dispositivo viene utilizzato principalmente per mappare l'elevazione, ma può anche essere usato per tracciare la riflettanza superficiale.

Neumann, uno specialista di strumenti per la missione MESSENGER, aiutato a calibrare il segnale di riflettanza dell'altimetro, che può variare a seconda che la misurazione sia presa direttamente dall'alto o con un angolo obliquo (noto come "off-nadir"). Questa calibrazione ha permesso ai ricercatori di rilevare depositi ad alta riflettanza coerenti con il ghiaccio superficiale in tre grandi crateri per i quali erano disponibili solo rilevamenti al di fuori del nadir.

L'aggiunta di quei crateri all'inventario del ghiaccio di Mercurio è significativa. Deutsch stima che l'area totale dei tre fogli sia di circa 3, 400 chilometri quadrati, leggermente più grande dello stato del Rhode Island.

Ma un altro aspetto importante del lavoro è che i ricercatori hanno anche esaminato i dati di riflettanza per il terreno che circonda quei tre grandi crateri. Quel terreno non è luminoso come le calotte di ghiaccio all'interno dei crateri, ma è significativamente più luminoso della superficie media di Mercurio.

"Suggeriamo che questa firma di riflettanza migliorata sia guidata da chiazze di ghiaccio su piccola scala che sono sparse su questo terreno, " ha detto Deutsch. "La maggior parte di queste patch sono troppo piccole per essere risolte individualmente con lo strumento altimetro, ma collettivamente contribuiscono alla riflettanza complessiva migliorata."

Per cercare ulteriori prove dell'esistenza di tali depositi su piccola scala, i ricercatori hanno esaminato i dati dell'altimetro alla ricerca di macchie più piccole dei grandi depositi a base di crateri, ma ancora abbastanza grande da poter essere risolto con l'altimetro. ne trovarono quattro, ciascuno con diametri inferiori a circa 5 chilometri.

"Questi quattro erano solo quelli che potevamo risolvere con gli strumenti MESSENGER, " Deutsch ha detto. "Pensiamo che ce ne siano probabilmente molti, molti di più di questi, di dimensioni variabili da un chilometro fino a pochi centimetri."

Sapendo che esistono questi depositi su piccola scala, e che sono probabilmente la fonte della superficie leggermente più luminosa all'esterno dei crateri, potrebbe aumentare drasticamente l'inventario del ghiaccio su Mercurio. Si pensa che sui poli della Luna esistano depositi di ghiaccio simili su piccola scala. I modelli di ricerca hanno suggerito che la contabilizzazione di questi depositi su piccola scala raddoppia all'incirca la quantità di beni immobili lunari che potrebbero ospitare ghiaccio. Lo stesso potrebbe essere vero su Mercurio, dicono i ricercatori.

Come questo ghiaccio polare possa aver trovato la strada per Mercurio in primo luogo rimane una domanda aperta, Deutsch dice. L'ipotesi principale è che sia stato prodotto da impatti di comete o asteroidi ricchi di acqua. Un'altra idea è che l'idrogeno potrebbe essere stato impiantato in superficie dal vento solare, successivamente combinandosi con una fonte di ossigeno per formare acqua.

Jim Head, Ph.D. di Deutsch. consulente e coautore della ricerca, ha detto che il lavoro aggiunge una nuova prospettiva su una questione critica nella scienza planetaria.

"Una delle cose principali che vogliamo capire è come l'acqua e altri volatili sono distribuiti attraverso il sistema solare interno, inclusa la Terra, la Luna e i nostri vicini planetari, " Head ha detto. "Questo studio apre i nostri occhi su nuovi luoghi per cercare prove di acqua, e suggerisce che su Mercurio ce ne sia molto di più di quanto pensassimo".