Tilbage i 2012 var forskere glade for at opdage, at inden for de polære regioner i Merkur blev der konstateret store mængder vandis. Mens eksistensen af vandis i dette permanent skraverede område havde været genstand for spekulation i omkring 20 år, var det først efter, at Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging (MESSENGER) rumfartøj studerede det polære område, at dette blev bekræftet .
Baseret på MESSENGER-dataene blev det estimeret, at kviksølv kunne have mellem 100 milliarder til 1 billioner ton vandis ved begge poler, og at isen kunne være op til 20 meter dybt sted. En ny undersøgelse foretaget af et forskerhold fra Brown University indikerer imidlertid, at der kunne være yderligere tre store kratere og mange flere mindre i den nordlige polære region, der også indeholder is.
Undersøgelsen med titlen "New Evidence for Surface Water Ice in Small-Scale Cold Traps and in Three Large Craters at the North Polar Region of Mercury from Mercury Laser Altimeter", blev for nylig offentliggjort i Geofysiske forskningsbreve. Anført af Ariel Deutsch, en NASA ASTAR-stipendiat og en ph.d.-kandidat ved Brown University, overvejede teamet, hvordan småskalaindskud dramatisk kunne øge den samlede mængde is på Merkur.
På trods af at være den nærmeste planet til Solen og opleve brændende overfladetemperaturer på sin solvendte side, betyder Mercurys lave aksiale hældning, at dens polære regioner er permanent skygge og oplever gennemsnitstemperaturer på ca. 200 K (-73 ° C; -100 ° F). Ideen om, at der muligvis findes is i disse regioner, går tilbage til 1990'erne, hvor jordbaserede radarteleskoper påviste stærkt reflekterende pletter i polarkraterne.
Dette blev bekræftet, da MESSENGER-rumfartøjet opdagede neutronsignaler fra planetens nordpol, der var i overensstemmelse med vandis. Siden den tid har det været den generelle enighed om, at Merkurys overfladeis var begrænset til syv store kratere. Men som Ariel Deutsch forklarede i en pressemeddelelse fra Brown University, søgte hun og hendes team at se ud over dem:
”Antagelsen har været, at overfladis på Merkur findes overvejende i store kratre, men vi viser også bevis for disse mindre skalaforekomster. At tilføje disse småskalaaflejringer til de store aflejringer inden i kratre tilføjer markant overfladebeholdningen på Merkur. ”
Af hensyn til denne nye undersøgelse blev Deutsch sammen med Gregory A. Neumann, en forsker fra NASA's Goddard Space Flight Center og James W. Head. Ud over at være professor ved Institut for Jord-, Miljø- og Planetenskab ved Brown var Head også en co-efterforsker for missionerne MESSENGER og Lunar Reconnaissance Orbiter.
Sammen undersøgte de data fra MESSENGERs Mercury Laser Altimeter (MLA) instrument. Dette instrument blev brugt af MESSENGER til at måle afstanden mellem rumfartøjet og Merkur, hvorved de resulterende data blev derefter brugt til at oprette detaljerede topografiske kort over planetens overflade. Men i dette tilfælde blev MLA brugt til at måle overfladereflektion, hvilket indikerede tilstedeværelsen af is.
Som instrumentspecialist med MESSENGER-missionen var Neumann ansvarlig for kalibrering af højdemålerens reflektionssignal. Disse signaler kan variere afhængigt af, om målingerne foretages fra overhead eller i en vinkel (hvoraf sidstnævnte refereres til som ”off-nadir” -læsninger). Takket være Neumanns justeringer var forskerne i stand til at opdage aflejringer med høj refleksion i tre flere store krater, der var i overensstemmelse med vandis.
Ifølge deres estimater kunne disse tre krater indeholde islag, der måler omkring 3.400 kvadratkilometer (1313 mi²). Derudover kiggede holdet også på terrænet omkring disse tre store kratere. Selvom disse områder ikke var så reflekterende som ispladerne inde i kraterne, var de lysere end Merkurius gennemsnitlige overfladereflektion.
Ud over dette kiggede de også på højdemålsdata for at søge bevis for aflejringer i mindre skala. Hvad de fandt, var fire mindre krater, hver med diametre på under 5 km (3 mi), som også var mere reflekterende end overfladen. Fra dette udledte de, at der ikke kun var flere store isaflejringer, der tidligere var uopdaget, men sandsynligvis mange mindre “kolde fælder”, hvor is også kunne eksistere.
Mellem disse tre nyopdagede store forekomster, og hvad der kunne være hundreder af mindre forekomster, kunne den samlede isvolumen på Merkur være betydeligt mere, end vi tidligere troede. Som Deutsch sagde:
”Vi foreslår, at denne forbedrede reflektanssignatur drives af småskalaer is, der er spredt i hele dette terræn. De fleste af disse programrettelser er for små til at løse individuelt med højdemålerinstrumentet, men samlet bidrager de til den samlede forbedrede refleksion… Disse fire var bare dem, vi kunne løse med MESSENGER-instrumenterne. Vi tror, at der sandsynligvis er mange, mange flere af disse, der strækker sig i størrelser fra en kilometer ned til et par centimeter. ”
Tidligere bekræftede undersøgelser af månens overflade også tilstedeværelsen af vandis i dens kraterede polare områder. Yderligere forskning indikerede, at uden for de større krater kunne små “kolde fælder” også indeholde is. Ifølge nogle modeller kunne regnskab for disse mindre forekomster effektivt fordoble skøn over de samlede mængder is på Månen. Meget det samme kunne være tilfældet for Merkur.
Men som Jim Head (som også fungerede som tysk ph.d.-rådgiver for denne undersøgelse) indikerede, tilføjer dette arbejde også et nyt tag til det kritiske spørgsmål om, hvor vand i solsystemet kom fra. ”En af de vigtigste ting, vi ønsker at forstå, er, hvordan vand og andre flygtige stoffer distribueres gennem det indre solsystem - inklusive Jorden, Månen og vores planetariske naboer,” sagde han. "Denne undersøgelse åbner vores øjne for nye steder at se efter bevis på vand, og antyder, at der er meget mere af det på Merkur, end vi troede."
Ud over at indikere, at solsystemet kan være mere vandigt end tidligere antaget, har tilstedeværelsen af rigelig is på Merkur og månen styrket forslag til opbygning af udposter på disse kroppe. Disse forposter kunne være i stand til at omdanne lokale aflejringer vandis til hydrazinbrændstof, hvilket drastisk ville reducere omkostningerne ved montering af langdistancemissioner i hele solsystemet.
På den mindre spekulative side af tingene tilbyder denne undersøgelse også ny indsigt i, hvordan solsystemet dannede og udviklede sig. Hvis vand er langt mere rigeligt i dag, end vi vidste, ville det indikere, at der var mere til stede under de tidlige epoker af planetdannelse, formentlig når det blev distribueret over hele solsystemet af asteroider og kometer.
