Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington
La sonda della NASA MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging) è riuscita a catturare le prime immagini nelle lunghezze d'onda del visibile del ghiaccio d'acqua ed altre sostanze volatili congelate all'interno dei crateri in ombra perenne vicino polo nord di Mercurio.
Due decenni fa, immagini radar terrestri avevano rivelato i depositi polari, pensati per essere formati da ghiaccio d'acqua. Tale ipotesi è stata successivamente confermata da MESSENGER attraverso una combinazione di spettrometria di neutroni, modellazione termica e riflettometria ad infrarossi ma finora i depositi non erano ancora stati fotografati veramente.
Il problema era la scarsa illuminazione.
Così, nel 2012, il team aveva lanciato una campagna di osservazioni con i filtri a banda larga della fotocamera Wide Angle Camera (WAC) del Mercury Dual Imaging System (MDIS), per cercare di sfruttare la debole luce diffusa dalle pareti illuminate dei crateri.
"Ha funzionato in modo spettacolare", da detto Nancy Chabot, che lavora al MDIS ed è scienziato planetario del Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory a Laurel, Maryland.
L'immagine in apertura, ripresa il 13 agosto 2013 dalla fotocamera WAC dello strumento MDIS riprende il cratere Kandinsky che si trova vicino al Polo Nord di Mercurio ed ha un diametro di 60 chilometri.
A sinistra, la foto catturata utilizzando due filtri a banda larga (con lunghezza di banda di 600 nanometri) centrati su lunghezze d'onda al limite del range visibile (700 nanometri), è stata sovrapposta ad un mosaico polare MDIS. A destra, la stessa immagine più luminosa e contrastata per mostrare i dettagli della parete in ombra del cratere.
Il team, però, si è concentrato in particolare su Prokofiev, il più grande cratere al Polo Nord di Mercurio, all'interno del quale le osservazioni radar avevano confermato la presenza di depositi.
Il cratere Prokofiev, cerchiato in azzurro in alto a sinistra nella composizione qui sotto, ha un diametro di 112 chilometri, ed in questa immagine della fotocamera WAC dello strumento MDIS è stato ripreso con due filtri a banda larga centrati sui 700 nanometri, l'8 agosto 2013. L'area all'interno del rettangolo rosa, è ripresa con maggior dettaglio nell'immagine a destra, dove le linee gialle indicano le zone a riflettanza superiore individuate dall'osservatorio di Arecibo (Harmon et al, 2011, Icarus, 211, 37-50).
Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington
"Queste immagini mostrano vaste regioni con caratteristiche distintive di riflessione", ha detto Chabot. "Una zona in particolare, che sembra ospitare ghiaccio d'acqua in superficie, mostra una texture di crateri che indica che il ghiaccio si è formato successivamente ad uno dei qualsiasi crateri sottostanti".
In altri settori, il ghiaccio d'acqua è comunque presente, ha detto, "ma è coperto da un sottile strato di materiale scuro che potrebbe essere un composto ricco di prodotti organici".
Nelle foto, le "incrostazioni" scure mostrano confini netti:
"Questo risultato è stato un po' sorprendente perché i confini taglienti indicano che i depositi volatili ai poli di Mercurio sono geologicamente giovani rispetto alla scala temporale degli impatti", ha detto Chabot.
"Una delle grandi domande con cui siamo alle prese è 'quando sono apparsi i depositi di ghiaccio d'acqua su Mercurio? Miliardi di anni fa o solo di recente?'".
"Comprendere l'età di questi depositi ha implicazioni sulla comprensione dell'origine dell'acqua su tutti i pianeti terrestri, inclusa la Terra".
Nel complesso, per ora, dalle immagini si può desumere che, o i depositi polari di Mercurio si sono formati recentemente, oppure vengono regolarmente ripristinati in superficie attraverso un processo continuo.
Le diversità tra questi depositi e quelli nelle regioni polari della Luna potrebbero far luce sulla datazione:
"Le regioni polari di Mercurio mostrano aree estese che accolgono ghiaccio d'acqua ma le regioni polari della Luna, che hanno anche esse aree in ombra permanente e sono effettivamente più fredde, hanno un aspetto diverso", ha detto Chabot.
"Una spiegazione per le differenze tra la Luna e Mercurio potrebbe essere che i depositi volatili polari di Mercurio si sono formati più recentemente", leggiamo nel documento pubblicato ieri sulla rivista Geology.
"Se così fosse, allora i materiali volatili di Mercurio potrebbero essere il prodotto di un processo più lungo e questo potrebbe significare che una notevole massa di composti volatili sia stata consegnata al Sistema Solare interno nel corso della storia".
Images of surface volatiles in Mercury's polar craters acquired by the MESSENGER spacecraft [abstract]
Images acquired by NASA's MESSENGER spacecraft have revealed the morphology of frozen volatiles in Mercury's permanently shadowed polar craters and provide insight into the mode of emplacement and evolution of the polar deposits. The images show extensive, spatially continuous regions with distinctive reflectance properties. A site within Prokofiev crater identified as containing widespread surface water ice exhibits a cratered texture that resembles the neighboring sunlit surface except for its uniformly higher reflectance, indicating that the surficial ice was emplaced after formation of the underlying craters. In areas where water ice is inferred to be present but covered by a thin layer of dark, organic-rich volatile material, regions with uniformly lower reflectance extend to the edges of the shadowed areas and terminate with sharp boundaries. The sharp boundaries indicate that the volatile deposits at Mercury's poles are geologically young, relative to the time scale for lateral mixing by impacts, and either are restored at the surface through an ongoing process or were delivered to the planet recently.
Press release:
- http://messenger.jhuapl.edu/news_room/details.php?id=266
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