Pengamatan baru oleh pesawat ruang angkasa MESSENGER memberikan dukungan kuat untuk hipotesis yang telah lama dipegang bahwa Merkurius menyimpan es air yang melimpah di kawah kutubnya.
Tiga jalur independen bukti mendukung kesimpulan ini: pengukuran pertama kelebihan hidrogen di kutub utara Merkurius dengan Neutron Spectrometer MESSENGER, pengukuran pertama pantulan endapan kutub Merkurius pada panjang gelombang inframerah-dekat dengan Mercury Laser Altimeter (MLA), dan model terperinci pertama dari suhu permukaan dan dekat permukaan dari wilayah kutub utara Merkurius yang menggunakan topografi aktual permukaan Merkurius yang diukur oleh MLA. Temuan ini disajikan dalam tiga makalah yang diterbitkan online hari ini di Science Express.
Kawah kutub yang dibayangi secara permanen (kiri). Mosaik gambar MESSENGER dari wilayah kutub utara Merkurius (kanan). Penghargaan Gambar: Laboratorium Fisika Terapan Universitas NASA / Johns Hopkins / Lembaga Carnegie Washington / Pusat Astronomi dan Ionosfer Nasional, Observatorium Arecibo
Mengingat kedekatannya dengan Matahari, Merkurius tampaknya merupakan tempat yang tidak mungkin untuk menemukan es. Tetapi kemiringan sumbu rotasi Merkurius hampir nol - kurang dari satu derajat - sehingga ada kantong di kutub planet yang tidak pernah melihat sinar matahari. Para ilmuwan menyarankan beberapa dekade yang lalu bahwa mungkin ada es air dan volatile beku lainnya yang terperangkap di kutub Merkurius.
Gagasan itu mendapat dorongan pada tahun 1991, ketika teleskop radio Arecibo di Puerto Rico mendeteksi bercak-bercak radar yang luar biasa di kutub Merkurius, tempat-tempat yang memantulkan gelombang radio seperti yang diperkirakan orang jika ada es air. Banyak tambalan ini terkait dengan lokasi kawah berdampak besar yang dipetakan oleh pesawat ruang angkasa Mariner 10 pada 1970-an. Tetapi karena Mariner melihat kurang dari 50 persen planet ini, para ilmuwan planet tidak memiliki diagram kutub yang lengkap untuk dibandingkan dengan gambar.
Kedatangan MESSENGER di Mercury tahun lalu mengubah hal itu. Gambar-gambar dari Sistem Pencitraan Ganda Merkurius milik pesawat ruang angkasa yang diambil pada 2011 dan awal tahun ini menegaskan bahwa fitur-fitur cemerlang di kutub utara dan selatan Merkurius berada di dalam wilayah gelap di permukaan Merkurius, temuan yang konsisten dengan hipotesis air-es.
Sekarang data terbaru dari MESSENGER dengan kuat menunjukkan bahwa es air adalah unsur utama dari endapan kutub utara Merkurius, bahwa es terpapar di permukaan dalam endapan terdingin dari endapan itu, tetapi es itu terkubur di bawah bahan gelap yang tidak biasa di sebagian besar endapan, area di mana suhu agak terlalu hangat untuk es menjadi stabil di permukaan itu sendiri.
MESSENGER menggunakan spektroskopi neutron untuk mengukur konsentrasi hidrogen rata-rata di dalam wilayah terang radar Merkurius. Konsentrasi air-es diperoleh dari pengukuran hidrogen. “Data neutron menunjukkan bahwa deposit kutub yang sangat cerah dari radar Merkurius mengandung, rata-rata, lapisan yang kaya hidrogen lebih dari puluhan sentimeter di bawah lapisan surficial setebal 10 hingga 20 sentimeter yang kurang kaya hidrogen,” tulis David Lawrence, seorang MESSENGER Partisipasi Scientist berbasis di Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins dan penulis utama salah satu makalah. "Lapisan terkubur memiliki kandungan hidrogen yang konsisten dengan es air yang hampir murni."
Data dari Mercury Laser Altimeter (MLA) dari MESSENGER - yang telah menembakkan lebih dari 10 juta pulsa laser ke Merkurius untuk membuat peta terperinci dari topografi planet ini - menguatkan hasil radar dan pengukuran Spektrometer Neutron wilayah kutub Merkurius, tulis Gregory Neumann dari NASA Goddard Pusat Penerbangan Luar Angkasa. Dalam makalah kedua, Neumann dan rekan-rekannya melaporkan bahwa pengukuran MLA pertama dari daerah kutub utara yang teduh mengungkapkan endapan gelap dan cerah yang tidak beraturan pada panjang gelombang inframerah-dekat dekat kutub utara Merkurius.
"Anomali reflektansi ini terkonsentrasi pada lereng yang menghadap ke kutub dan secara spasial dilokasi dengan area-area yang berselisih tinggi dengan radar yang dipostulasikan sebagai hasil es air permukaan dekat," tulis Neumann. "Korelasi pantulan yang diamati dengan suhu yang dimodelkan menunjukkan bahwa daerah yang secara optik cerah konsisten dengan es air permukaan."
MLA juga mencatat bercak-bercak gelap dengan pantulan yang berkurang, konsisten dengan teori bahwa es di daerah-daerah tersebut ditutupi oleh lapisan isolasi termal. Neumann menunjukkan bahwa dampak komet atau asteroid yang kaya volatile dapat memberikan endapan yang gelap dan cerah, sebuah temuan yang dikuatkan dalam makalah ketiga yang dipimpin oleh David Paige dari University of California, Los Angeles.
Paige dan rekan-rekannya memberikan model terperinci pertama tentang suhu permukaan dan dekat permukaan dari wilayah kutub utara Merkurius yang memanfaatkan topografi aktual permukaan Merkurius yang diukur oleh MLA. Pengukuran "menunjukkan bahwa distribusi spasial daerah-daerah dengan tingkat radar yang tinggi cocok dengan prediksi distribusi es air yang stabil secara termal," tulisnya.
Menurut Paige, bahan gelap kemungkinan adalah campuran senyawa organik kompleks yang dikirim ke Merkurius oleh dampak komet dan asteroid yang kaya volatile, benda yang sama yang mungkin mengantarkan air ke planet terdalam. Bahan organik mungkin telah digelapkan lebih jauh oleh paparan radiasi yang keras di permukaan Merkurius, bahkan di daerah yang gelap secara permanen.
Bahan isolasi gelap ini adalah kerutan baru untuk cerita, kata Sean Solomon dari Lamont-Doherty Earth Observatory, Universitas Columbia, penyelidik utama misi MESSENGER. “Selama lebih dari 20 tahun, juri telah mempertimbangkan apakah planet yang paling dekat dengan Matahari itu memiliki banyak es air di wilayah kutubnya yang gelap secara permanen. MESSENGER sekarang telah memberikan vonis afirmatif dengan suara bulat. "
"Tetapi pengamatan baru juga telah menimbulkan pertanyaan baru," tambah Solomon. “Apakah bahan gelap di endapan kutub sebagian besar terdiri dari senyawa organik? Apa jenis reaksi kimia yang dialami bahan itu? Apakah ada daerah di atau di dalam Merkurius yang mungkin memiliki air cair dan senyawa organik? Hanya dengan eksplorasi Merkuri yang berkelanjutan kita dapat berharap untuk membuat kemajuan pada pertanyaan-pertanyaan baru ini. "
Melalui NASA