Сколько водяного льда содержат околополярные кратеры Меркурия?
Категория: МеркурийОбщее количество водяного льда на Меркурии не превышает 3 триллионов тонн, скорее всего, его масса примерно в три раза меньше этой величины.
Владислава Ананьева
Ось вращения Меркурия практически перпендикулярна плоскости его орбиты, поэтому в околополярных регионах планеты есть обширные области (как правило, это дно глубоких кратеров), куда никогда не заглядывают прямые солнечные лучи. Температура в этих местах никогда не поднимается выше 100-150К. Эти вечно затененные области являются холодными ловушками, где могут откладываться и сохраняться в течение сотен миллионов лет летучие вещества (например, водяной лед).
За последнюю четверть века накопилось множество фактов, говорящих о том, что водяной лед в холодных ловушках Меркурия действительно существует. Радиолокация Меркурия, проведенная разными научными коллективами и с помощью радиоволн разной длины (3.5 см, 12.6 см, 70 см) показала, что в северной околополярной области Меркурия есть области, сильно рассеивающие радиоволны, причем эти области совпадают по своему расположению с глубокими вечно затененными кратерами. Поток нейтронов из этих кратеров, измеренный КА «Мессенджер», оказался существенно ниже, чем от соседних областей, что говорило о наличии там атомов водорода (конечно, входящих в состав каких-то веществ). Измерение альбедо отложений на дне вечно затененных кратеров с помощью лазера с длиной волны 1064 нм (лазерный луч испускал альтиметр MLA КА «Мессенджер») показало наличие ярких областей, соседствующих с очень темными областями, причем граница между ними была очень четкой. Совокупность данных говорит о том, что на дне вечно затененных кратеров действительно находятся отложения водяного льда, причем местами лед выходит на поверхность, а местами покрыт темной коркой из нелетучей органики толщиной до 10 см.
- Отложения водяного льда в кратере Фуллера. Изображение вечно затененного дна кратера Фуллера получено с большой экспозицией КА "Мессенджер", дно подсвечивают рассеянные солнечные лучи, отраженные кромкой кратера (фото справа). Слева вверху приведен "обычный" снимок кратера Фуллера, полученный с короткой экспозицией. Желтые стрелки показывают четкую границу между отложениями водяного льда, покрытыми и не покрытыми слоем темной нелетучей органики.
Итак, водяной лед на Меркурии есть. Однако насколько велики запасы этого льда?
17 ноября 2016 года в Архиве электронных препринтов появилась работа Винсента Эйка (Vincent R. Eke) с коллегами, посвященная оценке водных запасов Меркурия. Исследователи составили каталог из 663 ударных кратеров, расположенных севернее 55° северной широты. Из них 12 кратеров содержали отложения, яркие в отраженных радиолучах. Чтобы оценить толщину льда, Эйк и его команда сравнили отношение глубины кратера к его радиусу для кратеров с отложениями и кратеров без отложений (темных в отраженных радиолучах), а также оценили гладкость дна по разбросу высот отдельных точек, измеренных альтиметром. Для исключения влияния центрального пика центральная часть кратеров исключалась из рассмотрения.
Как оказалось, кратеры с отложениями в среднем менее глубокие, чем кратеры без отложений, на 50 ± 35 метров. Эта оценка содержит слишком большие погрешности, и поэтому авторы работы осторожно говорят не о точном измерении количества водяного льда на Меркурии, а о верхнем пределе этой величины. Итак, льда на Меркурии не более 3·1015 кг (а, скорее всего, в три раза меньше, т.е. ~1015 кг – такую массу имеет ледяной куб с длиной ребра в ~10 км).
Источники: https://arxiv.org/pdf/1611.05395v1.pdf
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA19244