Uma imagem de radar da região polar norte de Mercúrio é mostrada sobreposta em um mosaico de imagens MESSENGER da mesma área. Crédito: NASA / Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins / Instituto Carnegie de Washington / Centro Nacional de Astronomia e Ionosfera, Observatório Arecibo
Há mais de 20 anos, materiais brilhantes como radar foram vistos na região polar norte de Mercúrio e, desde então, os cientistas postularam que o gelo d'água poderia estar escondido lá em regiões permanentemente sombreadas. Os dados mais recentes da sonda MESSENGER - agora orbitando o planeta mais próximo do Sol - confirma que Mercúrio de fato mantém gelo de água e material orgânico dentro de crateras permanentemente sombreadas em seu polo norte. Os cientistas disseram hoje que Mercúrio pode armazenar entre 100 bilhões e 1 trilhão de toneladas de gelo d'água nos dois pólos, e o gelo pode ter até 20 metros de profundidade em alguns lugares. Além disso, o material escuro intrigante que cobre o gelo pode conter outros materiais voláteis, como orgânicos.
A equipe do MESSENGER publicou três artigos esta semana na revista Science, que apresenta três novas linhas de evidência de que o gelo d'água domina os componentes dentro das crateras no pólo norte de Mercúrio.
"O gelo da água passou por três testes desafiadores e não conhecemos outro composto que corresponda às características que medimos com a espaçonave MESSENGER", disse o pesquisador principal do MESSENGER, Sean Solomon, em um briefing hoje. "Essas descobertas revelam um capítulo muito importante da história de como o gelo da água foi entregue aos planetas internos por cometas e asteróides ricos em água ao longo do tempo".
MESSENGER chegou a Mercúrio no ano passado e os dados do espectrômetro de nêutrons e do altímetro a laser da sonda foram usados para fazer as observações no pólo norte do planeta.
Uma camada de gelo d'água com vários metros de espessura é ilustrada em branco. Átomos de hidrogênio abundantes no gelo impedem que os nêutrons escapem para o espaço. Uma assinatura de concentrações aprimoradas de hidrogênio (e, por inferência, gelo de água) é uma diminuição na taxa de detecção de nêutrons do planeta por MESSENGER. Crédito: NASA / Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins / Instituto Carnegie de Washington
A espectroscopia de nêutrons mede as concentrações médias de hidrogênio nas regiões brilhantes de radar de Mercúrio, e os cientistas conseguiram derivar as concentrações de gelo na água a partir das medições de hidrogênio.
"Os dados de nêutrons indicam que os depósitos polares brilhantes de radar de Mercúrio contêm, em média, uma camada rica em hidrogênio com mais de dezenas de centímetros de espessura abaixo de uma camada superficial de 10 a 20 centímetros de espessura menos rica em hidrogênio", disse David Lawrence MESSENGER Cientista participante do Laboratório de Física Aplicada da Johns Hopkins University e principal autor de um dos trabalhos. "A camada enterrada tem um conteúdo de hidrogênio consistente com gelo de água quase puro."
Esta imagem mostra a luz do sol que atinge o chão e a borda da cratera Prokofiev. As partes voltadas para o norte da borda e do interior permanecem em sombra perpétua, assim como as de várias outras crateras. Clique na imagem e assista a um filme que simula aproximadamente metade de um dia solar de Mercúrio (176 dias da Terra) e usa o modelo digital de terreno derivado das medições de MLA. Crédito: NASA Goddard Space Flight Center / Instituto de Tecnologia de Massachusetts / Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins / Instituto Carnegie de Washington.
Dados do altímetro laser de mercúrio (MLA) da MESSENGER - que disparou mais de 10 milhões de pulsos de laser no Mercury para fazer mapas detalhados da topografia do planeta - corroboram os resultados do radar e as medidas do espectrômetro de nêutrons da região polar de Mercúrio. Gregory Neumann, do Goddard Flight Center da NASA, principal autor do segundo artigo, disse que a equipe usou dados topográficos para desenvolver modelos de iluminação para as crateras polares norte de Mercury, revelando depósitos escuros e brilhantes irregulares no comprimento de onda infravermelho próximo ao pólo norte de Mercury.
"A verdadeira surpresa é que havia áreas escuras ao redor de áreas iluminadas que eram mais difundidas do que áreas iluminadas por radar", disse Neumann no briefing de quinta-feira. "Eles são um cobertor que protege os voláteis brilhantes que estão por baixo."
Neumann disse que os impactos de cometas ou asteróides ricos em voláteis poderiam ter provocado depósitos escuros e brilhantes, uma descoberta corroborada em um terceiro artigo liderado por David Paige, da Universidade da Califórnia, em Los Angeles.
Paige e seus colegas forneceram os primeiros modelos detalhados das temperaturas superficial e quase superficial das regiões polares norte de Mercury que utilizam a topografia real da superfície de Mercury medida pelo MLA. As medições "mostram que a distribuição espacial das regiões de retroespalhamento de alto radar é bem compatível com a distribuição prevista de gelo de água termicamente estável", disse ele.
Um mapa de “permafrost” em Mercúrio mostrando as profundidades calculadas abaixo da superfície em que se prevê que o gelo da água seja termicamente estável. As áreas cinzentas são regiões muito quentes em todas as profundidades para gelo de água estável. As regiões coloridas são suficientemente frias para que o gelo abaixo da superfície seja estável, e as regiões brancas são suficientemente expostas ao gelo para serem estáveis. Os resultados do modelo térmico preveem a presença de gelo de água superficial e subterrâneo nos mesmos locais em que são observados por observações de radar terrestre e MLA. Crédito: NASA / UCLA / Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins / Carnegie Institution of Washington
Segundo Paige, o material escuro é provavelmente uma mistura de compostos orgânicos complexos entregues ao Mercúrio pelos impactos de cometas e asteróides ricos em voláteis, os mesmos objetos que provavelmente entregaram água ao planeta mais profundo. O material orgânico pode ter sido escurecido ainda mais pela exposição à radiação severa na superfície de Mercúrio, mesmo em áreas permanentemente sombreadas.
Esse material isolante escuro é uma peça nova e intrigante da história de Mercúrio que o MESSENGER está tentando desvendar, disse Salomão, e levanta questões sobre que tipos de orgânicos podem ser encontrados lá. Salomão acrescentou que Mercúrio agora pode se tornar um objeto de interesse para a astrobiologia, mas disse em termos inequívocos que nenhum dos cientistas acha que existe vida em Mercúrio. Isso poderia, no entanto, fornecer informações sobre a ascensão dos orgânicos na Terra.
Além disso, o cientista disse que não há chance de água líquida em Mercúrio, mesmo que as temperaturas em algumas regiões sejam favoráveis à água líquida. Mas sem atmosfera em Mercúrio, a água não ficava por muito tempo. "Seria gelo ou vapor muito rápido", disse Paige.
Este esquema da órbita de MESSENGER ilustra alguns dos desafios para adquirir observações da região polar norte de Mercúrio. Crédito: NASA / Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins / Instituto Carnegie de Washington
Salomão disse que a obtenção dessas medidas não foi fácil nem rápida. "Mesmo nas latitudes mais altas alcançadas pelo MESSENGER, a sonda precisa olhar em um ângulo oblíquo para observar as regiões polares norte", disse ele.
Durante sua missão orbital primária, o MESSENGER estava em uma órbita de 12 horas e estava a uma altitude entre 244 e 640 km no ponto mais ao norte de sua trajetória. Desde abril de 2012, o MESSENGER está em uma órbita de 8 horas, mostrada acima, e está a uma altitude entre 311 e 442 km no ponto mais ao norte de sua trajetória. Mesmo a partir dessas vantagens de alta latitude, os depósitos polares de Mercúrio preenchem apenas uma pequena parte do campo de visão de muitos dos instrumentos do MESSENGER.
Mas, apesar dos desafios, disse Salomão, os um ano e meio de MESSENGER em órbita agora produziram resultados claros.
Fontes: MESSENGER, NASA
