Bereits 2012 stellten Wissenschaftler erfreut fest, dass in den Polarregionen von Merkur große Mengen an Wassereis nachgewiesen wurden. Während die Existenz von Wassereis in dieser permanent schattierten Region seit etwa 20 Jahren Gegenstand von Spekulationen war, wurde dies erst bestätigt, nachdem das Raumschiff Quecksilberoberfläche, Weltraumumgebung, Geochemie und Reichweite (MESSENGER) die Polarregion untersucht hatte .
Basierend auf den MESSENGER-Daten wurde geschätzt, dass Quecksilber an beiden Polen zwischen 100 Milliarden und 1 Billion Tonnen Wassereis haben könnte und dass das Eis stellenweise bis zu 20 Meter tief sein könnte. Eine neue Studie eines Forscherteams der Brown University zeigt jedoch, dass es in der nördlichen Polarregion drei weitere große und viele weitere kleinere Krater geben könnte, die ebenfalls Eis enthalten.
Die Studie mit dem Titel „Neue Erkenntnisse für Oberflächenwassereis in kleinen Kühlfallen und in drei großen Kratern in der Nordpolregion von Quecksilber vom Quecksilberlaser-Höhenmesser“ wurde kürzlich in der Geophysikalische Forschungsbriefe. Unter der Leitung von Ariel Deutsch, einem NASA ASTAR Fellow und Doktoranden an der Brown University, überlegte das Team, wie kleine Ablagerungen die Gesamtmenge an Eis auf Quecksilber dramatisch erhöhen könnten.
Obwohl Merkur der sonnennächste Planet ist und auf seiner der Sonne zugewandten Seite sengende Oberflächentemperaturen aufweist, bedeutet seine geringe axiale Neigung, dass seine Polarregionen permanent beschattet sind und Durchschnittstemperaturen von etwa 200 K (-73 ° C; -100 °) aufweisen F). Die Idee, dass Eis in diesen Regionen existieren könnte, stammt aus den 1990er Jahren, als erdgestützte Radarteleskope stark reflektierende Punkte in den Polarkratern entdeckten.
Dies wurde bestätigt, als das Raumschiff MESSENGER Neutronensignale vom Nordpol des Planeten entdeckte, die mit Wassereis übereinstimmten. Seit dieser Zeit herrscht allgemeiner Konsens darüber, dass das Oberflächeneis von Merkur auf sieben große Krater beschränkt war. Aber wie Ariel Deutsch in einer Presseerklärung der Brown University erklärte, versuchten sie und ihr Team, über sie hinauszuschauen:
„Die Annahme war, dass Oberflächeneis auf Quecksilber überwiegend in großen Kratern vorhanden ist, aber wir zeigen auch Beweise für diese kleineren Ablagerungen. Das Hinzufügen dieser kleinen Ablagerungen zu den großen Ablagerungen in Kratern erhöht den Oberflächeneisbestand auf Quecksilber erheblich. “
Für diese neue Studie wurde Deutsch von Gregory A. Neumann, einem Wissenschaftler des Goddard Space Flight Center der NASA, und James W. Head unterstützt. Head war nicht nur Professor am Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences in Brown, sondern auch Co-Ermittler für die Missionen MESSENGER und Lunar Reconnaissance Orbiter.
Gemeinsam untersuchten sie Daten vom Mercury Laser Altimeter (MLA) von MESSENGER. Dieses Instrument wurde von MESSENGER verwendet, um die Entfernung zwischen dem Raumschiff und Merkur zu messen. Die resultierenden Daten wurden dann verwendet, um detaillierte topografische Karten der Planetenoberfläche zu erstellen. In diesem Fall wurde das MLA jedoch verwendet, um das Oberflächenreflexionsvermögen zu messen, was auf das Vorhandensein von Eis hinwies.
Als Instrumentenspezialist bei der Mission MESSENGER war Neumann für die Kalibrierung des Reflexionssignals des Höhenmessers verantwortlich. Diese Signale können variieren, je nachdem, ob die Messungen von oben oder in einem Winkel durchgeführt werden (letzterer wird als "Off-Nadir" -Wert bezeichnet). Dank Neumanns Anpassungen konnten Forscher hochreflektierende Ablagerungen in drei weiteren großen Kratern nachweisen, die mit Wassereis übereinstimmten.
Nach ihren Schätzungen könnten diese drei Krater Eisplatten mit einer Größe von etwa 3.400 Quadratkilometern enthalten. Darüber hinaus untersuchte das Team auch das Gelände um diese drei großen Krater. Diese Bereiche waren zwar nicht so reflektierend wie die Eisplatten in den Kratern, aber heller als das durchschnittliche Oberflächenreflexionsvermögen des Merkurs.
Darüber hinaus untersuchten sie auch Höhenmesserdaten, um Hinweise auf kleinere Ablagerungen zu finden. Sie fanden vier kleinere Krater mit einem Durchmesser von jeweils weniger als 5 km, die ebenfalls stärker reflektierten als die Oberfläche. Daraus folgerten sie, dass es nicht nur größere Eisablagerungen gab, die zuvor unentdeckt waren, sondern wahrscheinlich auch viele kleinere „Kältefallen“, in denen auch Eis existieren könnte.
Zwischen diesen drei neu entdeckten großen Lagerstätten und Hunderten kleinerer Lagerstätten könnte das Gesamtvolumen des Eises auf Quecksilber erheblich größer sein als bisher angenommen. Wie Deutsch sagte:
„Wir schlagen vor, dass diese Signatur des verbesserten Reflexionsvermögens von kleinen Eisflächen angetrieben wird, die über das gesamte Gelände verteilt sind. Die meisten dieser Patches sind zu klein, um mit dem Höhenmesserinstrument einzeln aufgelöst zu werden, aber zusammen tragen sie zum insgesamt verbesserten Reflexionsvermögen bei… Diese vier waren nur diejenigen, die wir mit den MESSENGER-Instrumenten auflösen konnten. Wir glauben, dass es wahrscheinlich noch viele weitere gibt, deren Größe von einem Kilometer bis zu einigen Zentimetern reicht. “
In der Vergangenheit bestätigten Untersuchungen der Mondoberfläche auch das Vorhandensein von Wassereis in den kraterartigen Polarregionen. Weitere Untersuchungen ergaben, dass außerhalb der größeren Krater auch kleine „Kältefallen“ Eis enthalten können. Nach einigen Modellen könnte die Berücksichtigung dieser kleineren Ablagerungen die Schätzungen der Gesamtmenge an Eis auf dem Mond effektiv verdoppeln. Ähnliches könnte für Merkur gelten.
Aber wie Jim Head (der auch als Berater für die deutsche Promotion für diese Studie fungierte) angedeutet hat, fügt diese Arbeit auch der kritischen Frage, woher das Wasser im Sonnensystem stammt, eine neue Sichtweise hinzu. "Eines der wichtigsten Dinge, die wir verstehen wollen, ist die Verteilung von Wasser und anderen flüchtigen Stoffen im inneren Sonnensystem - einschließlich der Erde, des Mondes und unserer planetaren Nachbarn", sagte er. "Diese Studie öffnet unsere Augen für neue Orte, an denen nach Beweisen für Wasser gesucht werden kann, und legt nahe, dass es auf Quecksilber viel mehr davon gibt, als wir dachten."
Zusätzlich zu dem Hinweis, dass das Sonnensystem möglicherweise wässriger ist als bisher vermutet, hat das Vorhandensein von reichlich Eis auf Merkur und Mond Vorschläge für den Bau von Außenposten auf diesen Körpern gestärkt. Diese Außenposten könnten in der Lage sein, lokales Wassereis in Hydrazinbrennstoff umzuwandeln, was die Kosten für die Durchführung von Langstreckenmissionen im gesamten Sonnensystem drastisch senken würde.
Auf der weniger spekulativen Seite bietet diese Studie auch neue Einblicke in die Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems. Wenn Wasser heute weitaus reichlicher ist als wir wussten, würde dies darauf hinweisen, dass in den frühen Epochen der Planetenbildung mehr vorhanden war, vermutlich als es von Asteroiden und Kometen im gesamten Sonnensystem verteilt wurde.
