Меркурий считается одной из самых суровых планет Солнечной системы. Он находится ближе всех к Солнцу, а температура на его освещённой стороне может превышать 400 градусов Цельсия. На первый взгляд идея существования льда на такой планете кажется невозможной. Однако уже несколько десятилетий астрономы знают, что в полярных областях Меркурия действительно находятся крупные запасы водяного льда.
Теперь исследователи предложили необычное объяснение происхождения этих залежей. Согласно новой работе, значительная часть льда могла появиться после одного гигантского столкновения с богатым водой астероидом. Причём весь процесс доставки и распределения воды по планете мог занять всего один меркурианский день.
Почему лёд на Меркурии долго считался невозможным
Меркурий обращается вокруг Солнца на расстоянии примерно 58 миллионов километров. Это почти в три раза ближе, чем Земля.
Из-за отсутствия плотной атмосферы поверхность планеты крайне сильно нагревается днём и столь же резко остывает ночью. На освещённых участках температура способна достигать значений, достаточных для плавления некоторых металлов. Поэтому долгое время считалось, что вода на Меркурии существовать не может.
Ситуация изменилась в конце XX века, когда радиолокационные наблюдения показали наличие необычно ярких отражающих областей возле полюсов планеты.
Как был обнаружен лёд
Первые серьёзные подозрения появились после радиолокационных исследований в 1990-х годах. Учёные заметили сигналы, очень похожие на отражение радиоволн от водяного льда.
Позднее данные космического аппарата MESSENGER подтвердили существование крупных ледяных залежей внутри полярных кратеров Меркурия. Эти участки оказались настолько холодными, что лёд способен сохраняться там миллиарды лет.
Открытие стало одной из самых неожиданных находок в исследовании внутренних планет Солнечной системы.
Почему лёд не тает
Главный секрет заключается в особенностях рельефа.
Ось вращения Меркурия почти не наклонена относительно его орбиты. В результате на дне некоторых глубоких кратеров возле полюсов никогда не появляется прямой солнечный свет.
Такие области называют постоянно затенёнными регионами. Температура там остаётся чрезвычайно низкой даже на планете, расположенной рядом с Солнцем. Именно эти природные «морозильники» позволяют водяному льду существовать в течение огромных промежутков времени.
Откуда вообще могла взяться вода
Этот вопрос долго оставался предметом научных споров.
Существовало несколько основных гипотез. Согласно одной из них, вода постепенно доставлялась на Меркурий кометами и астероидами в течение миллиардов лет.
Другая версия предполагала постоянное накопление небольших количеств воды благодаря микрометеоритам и межпланетной пыли. Подобные механизмы действительно способны переносить водосодержащие вещества по Солнечной системе.
Однако новое исследование предлагает гораздо более драматичный сценарий.
Один удар вместо миллиардов лет накопления
Согласно расчётам исследователей, значительная часть современного меркурианского льда могла быть доставлена одним крупным астероидом.
Учёные смоделировали последствия столкновения с объектом, богатым водяным льдом и летучими веществами. Размер такого астероида мог составлять примерно несколько десятков километров.
После удара огромное количество воды оказалось выброшено в окружающее пространство и временно сформировало вокруг Меркурия необычную атмосферу, насыщенную водяным паром.
Временная атмосфера вокруг почти безвоздушной планеты
Сегодня у Меркурия нет полноценной атмосферы.
Планету окружает лишь крайне разреженная экзосфера, состоящая из отдельных атомов и молекул. Однако гигантское столкновение могло временно изменить ситуацию.
Моделирование показало, что после удара вокруг планеты могла сформироваться плотная оболочка из водяного пара и других выброшенных веществ. Такая атмосфера существовала относительно недолго, но её оказалось достаточно для перераспределения воды по поверхности планеты.
Как вода добралась до полюсов
После столкновения молекулы воды начали перемещаться по планете.
Часть водяного пара постепенно мигрировала к более холодным областям. Наиболее благоприятными местами для накопления оказались постоянно затенённые кратеры возле полюсов.
Попадая в эти холодные ловушки, вода замерзала и оставалась там. Согласно расчётам, значительная часть льда могла накопиться за чрезвычайно короткое время по космическим меркам.
Почему в исследовании упоминается один меркурианский день
На Земле день длится 24 часа, однако на Меркурии ситуация намного сложнее.
Из-за особенностей вращения вокруг собственной оси и движения по орбите один солнечный день на Меркурии продолжается примерно 176 земных суток.
Именно этот промежуток времени исследователи использовали в своих расчётах. Согласно модели, распределение основной массы воды по планете могло произойти в течение одного такого цикла.
Следы древней катастрофы
Авторы работы связывают возможный источник льда с крупным ударным событием, которое оставило заметный след на поверхности планеты.
Особое внимание уделяется кратеру Хокусай — одной из самых впечатляющих ударных структур на Меркурии. Его диаметр составляет около 97 километров, а выброшенные при ударе породы образуют гигантские светлые лучи, протянувшиеся на тысячи километров.
Хотя исследователи не утверждают, что именно этот кратер является прямым доказательством гипотезы, подобное столкновение хорошо соответствует предполагаемым параметрам события.
Почему вода не была уничтожена солнечным излучением
Одной из главных проблем подобных сценариев всегда считалось воздействие Солнца.
Меркурий находится очень близко к звезде, а ультрафиолетовое излучение способно разрушать молекулы воды.
Однако моделирование показало, что плотное облако водяного пара после столкновения могло частично экранировать само себя. Это позволило значительной части воды пережить критический период и достичь полярных регионов до разрушения солнечным излучением.
Почему открытие важно не только для Меркурия
На первый взгляд происхождение льда на небольшой планете может показаться узкоспециализированной темой.
Однако подобные исследования напрямую связаны с более широкой проблемой происхождения воды во внутренней части Солнечной системы.
Учёные до сих пор активно обсуждают, каким образом вода появилась на Земле, Марсе и других каменистых планетах. Одним из основных механизмов считается доставка водосодержащих веществ астероидами и кометами.
Поэтому Меркурий становится своеобразной лабораторией для проверки подобных сценариев.
Что покажет миссия BepiColombo
В ближайшие годы исследование Меркурия должно выйти на новый уровень.
Европейско-японская миссия BepiColombo готовится к началу полноценной работы на орбите планеты. Аппарат оснащён современными приборами для изучения поверхности, внутреннего строения и окружающей среды Меркурия.
Учёные рассчитывают получить более точные данные о составе полярных ледяных отложений и проверить различные гипотезы их происхождения.
Планета, которая продолжает удивлять
Меркурий долгое время считался относительно простым и малоинтересным миром по сравнению с Марсом или спутниками гигантских планет.
Однако последние десятилетия полностью изменили это представление. Исследования показали, что у планеты есть огромная металлическая сердцевина, необычные геологические структуры, загадочные впадины на поверхности и даже значительные запасы водяного льда.
Теперь к этим загадкам добавляется ещё одна: возможно, весь лёд на полюсах Меркурия появился благодаря одному древнему космическому столкновению.
Если новая модель подтвердится, это будет означать, что судьбу целых планет иногда способны определять единичные события колоссального масштаба. Один астероид, столкнувшийся с раскалённым миром миллиарды лет назад, мог оставить после себя гигантские запасы льда, которые сохраняются до сих пор в вечной тени меркурианских кратеров.
Источники:
Статья создана по материалам Space.com
