Как самая близкая к Солнцу планета, Меркурий горячий. Мол, невообразимо жарко.
температура на поверхности может достигать более 400 градусов по Цельсию, и все же еще в 2012 году космический корабль НАСА MESSENGER обнаружил нечто невероятное: массы водяного льда на поверхности Меркурия.
Раньше радиолокационные телескопы на земле обнаружили пятна чего-то яркого и отражающего в некоторых кратерах планеты, поэтому это открытие подтвердило подозрения ученых.
Вопрос был, однако, как. Как мог лед выжить на одной из самых горячих планет Солнечной системы, и как он вообще туда попал?
Исходя из недавних исследований, ответ может быть более странным, чем вы думаете. Лед Меркурия может существовать не несмотря на жару, а из-за этого. Теперь мы говорим о месте, где слишком жарко для жидкой воды, не говоря уже о замерзшем виде! Но когда вы так близко к массивному телу, как Солнце, важна не только температура, но и гравитация.
В среднем Меркурий примерно на 60% ближе к Солнцу, чем Земля - достаточно близко, чтобы разница между притяжением Солнца на ближней и дальней сторонах была довольно значительной, особенно когда она проходит ближе всего к Солнцу.
Кроме того, Меркурий не является идеальной сферой - он слегка растянут, а его растянутые части действуют как ручки, которые Солнце втягивает внутрь, когда оно приближается.
В прошлом этот повторяющийся рывок замедлял вращение планеты, пока она не была привязана к периоду вокруг Солнца. Сегодня тот же самый рывок удерживает Меркурий в этом положении. В результате на каждые два года на Меркурии планета переживает один день. И это длится почти 176 земных дней.
Таким образом, каждый день каждая сторона планеты проводит более 4000 часов в кромешной темноте. И любой, кто переживет арктические зимы, будет знать, что без солнечной жары в течение нескольких недель может стать очень холодно. Это особенно верно для Меркурия, который не имеет достаточного количества атмосферы для удержания тепла, поэтому ночная сторона напрямую подвергается воздействию сильного холода космоса.
Фактически, ночью температура на поверхности может резко упасть до минус 180 градусов по Цельсию - что холоднее, чем на Марсе. И именно здесь накапливается лед Меркурия - в частности, в кратерах возле полюсов, где тени сохраняют его темным и холодным еще дольше. Итак, это одна загадка, но она не объясняет, как вода попала туда.
Видите ли, когда Солнце впервые воспламенилось, около 4 с половиной миллиардов лет назад, его тепло удерживало молекулы воды от образования, если только они не были примерно в четыре раза дальше, чем Земля вращается сейчас.
Таким образом, ученые считают, что вся вода во внутренней солнечной системе должна была быть доставлена позже астероидами, которые столкнулись с планетами после их образования. Это ведущее объяснение того, как Земля наполнила свои океаны водой, и до недавнего времени ученые полагали, что именно так Меркурий получил свой водяной лед. Но это не единственное объяснение больше.
Исследование 2020 года, опубликованное в Astrophysical Journal Letters, предполагает, что Меркурий, возможно, сам создает эту воду.
Согласно их модели, это все звезды, когда энергичные заряженные частицы от Солнца ударяются о поверхность планеты. Меркурий особенно уязвим из-за недостатка атмосферы - и, хотя у него слабое магнитное поле, многие частицы все же могут пройти сквозь него.
Многие из них являются ионами водорода, и когда они попадают на поверхность, они реагируют с элементами в почве, создавая гидроксильные группы, которые представляют собой молекулы, состоящие из кислорода и водорода.
На дневной стороне Меркурия экстремальная жара дает гидроксильным группам много энергии, поэтому они начинают быстро двигаться и реагировать друг с другом. Эти реакции производят водяной пар и газообразный водород, которые поднимаются с поверхности планеты и перемещаются вокруг нее.
Некоторые молекулы реагируют дальше и разрушаются, но некоторые остаются достаточно долго, чтобы дрейфовать к ночной стороне и приземляться в кратерах. Там без солнечного тепла они замерзают. Некоторые из этих кратеров достаточно глубоки, чтобы никогда не видеть Солнца, и за тысячи лет они превратились в значительные ледяные пятна.
Этот механизм не уникален для Меркурия - он также происходит на нашей Луне в крошечных количествах. Но на Меркурии, палящие температуры на дневной стороне и постоянный поток солнечных частиц делают его гораздо более значительным. И, по мнению авторов исследования, этот метод, вероятно, составляет около 10% льда Меркурия. Но в то время как оставшиеся 90%, скорее всего, доехали до Меркурия на астероидах, эти астероиды тоже должны были откуда-то добывать воду.
И, по словам ведущего автора исследования, они, возможно, добывали воду с помощью одного и того же процесса. На самом деле, это исследование может даже помочь нам понять, как вода и лед попали в другие места Солнечной системы. Который не является уроком, который большинство из нас должно было извлечь из Меркурия!