Het is al moeilijk te geloven dat er ijs is op Mercurius, waar de dagtemperaturen 400 graden Celsius bereiken, of 750 graden Fahrenheit. Nu zegt een aanstaande studie dat de Vulcan-hitte op de planeet die zich het dichtst bij de zon bevindt waarschijnlijk helpt om wat van dat ijs te maken.

Net als bij de aarde, asteroïden leverden het meeste water van Mercurius, de wetenschappelijke consensus geldt. Maar de extreme hitte overdag zou kunnen worden gecombineerd met de kou van min 200 graden Celsius in hoekjes van poolkraters die nooit zonlicht zien om te fungeren als een gigantisch scheikundig laboratorium voor het maken van ijs. zeggen onderzoekers van het Georgia Institute of Technology.

De chemie is niet al te ingewikkeld. Maar de nieuwe studie modelleert het op complexe omstandigheden op Mercurius, inclusief zonnewinden die de planeet bekogelen met geladen deeltjes, waarvan vele protonen de sleutel tot die chemie zijn. Het model presenteert een haalbaar pad voor water dat kan ontstaan ​​en zich kan verzamelen als ijs op een planeet die vol zit met alle benodigde componenten.

"Dit is niet iets vreemds, uit het linker veld idee. Het fundamentele chemische mechanisme is sinds het einde van de jaren zestig tientallen keren waargenomen in studies, " zei Brant Jones, een onderzoeker aan de Georgia Tech's School of Chemistry and Biochemistry en de eerste auteur van het artikel. "Maar dat was op goed gedefinieerde oppervlakken. Het toepassen van die chemie op gecompliceerde oppervlakken zoals die op een planeet is baanbrekend onderzoek."

Heet, eenvoudige scheikunde

Mineralen in de oppervlaktebodem van Mercurius bevatten zogenaamde hydroxylgroepen (OH), die voornamelijk door de protonen worden gegenereerd. In het model, de extreme hitte helpt om de hydroxylgroepen vrij te maken en geeft ze vervolgens energie om tegen elkaar aan te botsen om watermoleculen en waterstof te produceren die van het oppervlak opstijgen en rond de planeet drijven.

Sommige watermoleculen worden afgebroken door zonlicht of stijgen ver boven het aardoppervlak uit, maar andere moleculen landen nabij de polen van Mercurius in permanente schaduwen van kraters die het ijs tegen de zon beschermen. Mercurius heeft geen atmosfeer en dus geen lucht die warmte zou geleiden, dus de moleculen worden een deel van het permanente gletsjerijs dat zich in de schaduw bevindt.

"Het lijkt een beetje op het nummer Hotel California. De watermoleculen kunnen de schaduwen bereiken, maar ze kunnen nooit weggaan, " zei Thomas Orlando, een professor aan de Georgia Tech's School of Chemistry and Biochemistry en de hoofdonderzoeker van de studie. Orlando was medeoprichter van het Georgia Tech Center for Space Technology and Research.

"Het totale bedrag dat we veronderstellen dat ijs zou worden, is 10 ¹³ kilogram (10, 000, 000, 000, 000 kg of 11, 023, 110, 000 ton) over een periode van ongeveer 3 miljoen jaar, Jones zei. "Het proces kan gemakkelijk tot 10 procent van het totale ijs van Mercurius uitmaken."

De onderzoekers publiceren hun resultaten in Astrofysische journaalbrieven op maandag, 16 maart 2020. Het onderzoek werd gefinancierd door het NASA Solar System Exploration Research Virtual Institute (SSERVI)-programma en het NASA Planetary Atmospheres-programma.

Ruimtevaartuig bevestigt ijs

In 2011, een NASA-sonde begon in een baan om Mercurius te draaien en bevestigde signalen die typerend zijn voor gletsjerijs nabij de polen. De BOODSCHAPPER (Mercury Surface, Ruimte Milieu, Geochemie, en Ranging) stuurde ruimtevaartuigen afbeeldingen en gegevens terug die eerdere handtekeningen voor ijs bevestigden die jaren eerder waren opgepikt door op aarde gebaseerde radar.

Het ijs was groezelig en loerde in permanente schaduwen in poolkraters op Mercurius, die is bezaaid met littekens van meteorieten en asteroïden, net zoals de maan van de aarde. In feite, overeenkomsten tussen de twee orbs, inclusief hun maten, hebben tot veel vergelijkingen geleid, inclusief de kans op waterijs op beide.

Mensen hebben vage tekenen van mogelijk ijs op de maan gevonden, maar hebben ijs met bijna absolute zekerheid en in relatieve overvloed op Mercurius gevonden. Dat heeft tot hoofdbrekens geleid:als asteroïden, kometen, en meteorieten beukten Mercurius en de maan met water, wat verklaart het verschil in ijs aanwezig? Kreeg Mercurius wat water op een manier die op de maan niet zou werken?

"Het proces in ons model zou lang niet zo productief zijn op de maan. er is niet genoeg warmte om de chemie significant te activeren, ' zei Jones.

In een apart project Het laboratorium van Orlando ontwerpt een systeem op basis van dezelfde chemie om water op de maan te creëren voor toekomstige astronautenstations die daar kunnen worden gevestigd.

'Grote magnetische tornado's'

Protonen van zonnewinden zijn overvloediger op Mercurius dan op aarde, waar een machtig magnetisch veld zonnewinddeeltjes opzweept, inclusief protonen, terug de ruimte in. Het veld van Mercurius is slechts ongeveer 1 procent zo sterk, en het wervelt protonen naar beneden op het oppervlak.

"Dit zijn als grote magnetische tornado's, en ze veroorzaken in de loop van de tijd enorme protonmigraties over het grootste deel van het oppervlak van Mercurius, ' zei Orlando.

De protonen implanteren zichzelf in de grond over de hele planeet, ongeveer 10 nanometer diep, vormen in de mineralen de hydroxylgroepen (OH), die naar het oppervlak diffunderen, waar de warmte de rest doet.

"Ik zou toegeven dat veel van het water op Mercurius werd geleverd door inslaande asteroïden, ' zei Jones. 'Maar er is ook de vraag waar asteroïden beladen met water dat water vandaan hebben. Processen als deze hadden kunnen helpen om het te maken."

"Een komeet of asteroïde hoeft eigenlijk geen water te vervoeren, omdat de botsing alleen met een planeet of maan ook water kan maken, " zei Orlando. "Mercurius en de maan worden altijd geraakt door kleine meteoroïden, dus dit gebeurt de hele tijd."