Tilbake i 2012 var forskerne glade for å oppdage at innenfor polarområdene i Merkur ble store mengder vannis oppdaget. Mens eksistensen av vannis i dette permanent skyggelagte området hadde vært gjenstand for spekulasjoner i omtrent 20 år, var det først etter at romfartøyet Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging (MESSENGER) studerte det polare området at dette ble bekreftet .
Basert på MESSENGER-dataene ble det estimert at kvikksølv kunne ha mellom 100 milliarder til 1 billioner tonn vann med begge polene, og at isen kunne være opptil 20 meter dypt noen steder. Imidlertid indikerer en ny studie av et team av forskere fra Brown University at det kan være ytterligere tre store kratere og mange flere mindre i den nordlige polare regionen som også inneholder is.
Studien, med tittelen “New Evidence for Surface Water Ice in Small-Scale Cold Traps and in Three Large Craters at the North Polar Region of Mercury from Mercury Laser Altimeter”, ble nylig publisert i Geofysiske forskningsbrev. Anført av Ariel Deutsch, en NASA ASTAR-stipendiat og en doktorgradskandidat ved Brown University, vurderte teamet hvordan småskalainnskudd dramatisk kunne øke den totale mengden is på Merkur.
Til tross for at den er den nærmeste planeten til solen, og opplever svidd overflatetemperatur på sin solvendte side, betyr Merkurys lave aksiale tilt at de polare områdene er permanent skyggelagte og opplever gjennomsnittstemperaturer på rundt 200 K (-73 ° C; -100 °) F). Ideen om at is kan eksistere i disse regionene, kan dateres tilbake til 1990-tallet, da jordbaserte radarteleskoper oppdaget svært reflekterende flekker i polarkratene.
Dette ble bekreftet da romskipet MESSENGER oppdaget nøytronsignaler fra planetens nordpol som var i samsvar med vannisen. Siden den tid har det vært den generelle enigheten om at Merkuris overflateis var begrenset til syv store kratere. Men som Ariel Deutsch forklarte i en pressemelding fra Brown University, hun og teamet hennes prøvde å se utover dem:
”Antagelsen har vært at overflateis på Merkur forekommer hovedsakelig i store kratre, men vi viser bevis for disse mindre skalaene også. Å legge disse småskalaforekomstene til de store forekomstene i kratre gir betydelig overflateisbeholdningen på Merkur.
Av hensyn til denne nye studien fikk Deutsch selskap av Gregory A. Neumann, forsker fra NASAs Goddard Space Flight Center, og James W. Head. I tillegg til å være professor ved Institutt for jord-, miljø- og planvitenskap ved Brown, var Head også en medetterforsker for oppdragene MESSENGER og Lunar Reconnaissance Orbiter.
Sammen undersøkte de data fra MESSENGERs Mercury Laser Altimeter (MLA) instrument. Dette instrumentet ble brukt av MESSENGER for å måle avstanden mellom romfartøyet og kvikksølv, og de resulterende data ble deretter brukt til å lage detaljerte topografiske kart over planetens overflate. Men i dette tilfellet ble MLA brukt til å måle overflatereflektans, noe som indikerte tilstedeværelsen av is.
Som instrumentspesialist med MESSENGER-oppdraget var Neumann ansvarlig for å kalibrere høydemålerens refleksjonssignal. Disse signalene kan variere basert på om målingene er tatt fra overhead eller i en vinkel (hvorav sistnevnte refereres til som "off-nadir" avlesninger). Takket være Neumanns justeringer kunne forskere oppdage avsetninger med høy refleksjonsevne i tre flere store kratre som var i samsvar med vannisen.
I følge estimatene deres, kan disse tre kratrene inneholde isark som måler omtrent 3.400 kvadratkilometer (1313 mi²). I tillegg så teamet også på terrenget rundt disse tre store kratrene. Selv om disse områdene ikke var så reflekterende som isplatene inne i kratrene, var de lysere enn Merkuris gjennomsnittlige overflaterefleksjon.
Utover dette så de også på høydemeterdata for å oppsøke bevis for mindre forekomster. Det de fant var fire mindre krater, hver med diametre på under 5 km (3 mi), som også var mer reflekterende enn overflaten. Av dette utledet de at det ikke bare var flere store isforekomster som tidligere var uoppdaget, men sannsynligvis mange mindre "kalde feller" der is også kunne eksistere.
Mellom disse tre nyoppdagede store forekomstene, og det som kan være hundrevis av mindre forekomster, kan det totale volumet av is på Merkur være betydelig mer enn vi tidligere trodde. Som Deutsch sa:
"Vi foreslår at denne forbedrede refleksjonssignaturen blir drevet av småskala lapper av is som er spredt i hele dette terrenget. De fleste av disse lappene er for små til å løse individuelt med høydemålerinstrumentet, men samlet bidrar de til den generelle forbedrede reflektansen… Disse fire var bare de vi kunne løse med MESSENGER-instrumentene. Vi tror det sannsynligvis er mange, mange flere av disse, som varierer i størrelser fra en kilometer ned til noen få centimeter. "
I det siste bekreftet studier av månens overflate også tilstedeværelsen av vannis i de kraterte polare områdene. Videre forskning indikerte at utenom de større kratrene, kan små "kalde feller" også inneholde is. Ifølge noen modeller kan regnskap for disse mindre forekomstene effektivt doble estimater på de totale ismengdene på Månen. Mye det samme kan være tilfelle for Merkur.
Men som Jim Head (som også fungerte som tysk ph.d.-rådgiver for denne studien) antydet, tilfører dette arbeidet også et nytt tak til det kritiske spørsmålet om hvor vann i solsystemet kom fra. "Noe av det viktigste vi ønsker å forstå, er hvordan vann og andre flyktige stoffer distribueres gjennom det indre solsystemet - inkludert Jorden, Månen og våre planetariske naboer," sa han. "Denne studien åpner øynene for nye steder å lete etter bevis på vann, og antyder at det er mye mer av det på Merkur enn vi trodde."
I tillegg til å indikere at solsystemet kan være mer vann enn tidligere antatt, har tilstedeværelsen av rikelig is på Merkur og månen styrket forslag om å bygge utposter på disse kroppene. Disse utpostene kan være i stand til å gjøre lokale isavsetninger til hydrazinbrensel, noe som vil redusere kostnadene for montering av langdistanseoppdrag gjennom hele solsystemet drastisk.
På den mindre spekulative siden av ting, tilbyr denne studien også ny innsikt i hvordan solsystemet dannet og utviklet seg. Hvis vann er langt mer rikelig i dag enn vi visste, tyder det på at mer var til stede under de tidlige epokene av planetdannelse, antagelig da det ble distribuert over hele solsystemet av asteroider og kometer.
