A Merkúr jege
(Rovat: MESSENGER - 2012.12.03 07:15.)

Amire eddig már több közvetett bizonyíték is volt, azt most a MESSENGER űrszonda újfajta mérésekkel is igazolta: vízjégréteg húzódik a bolygó egyes sarkvidéki krátereinek alján.

Az amerikai űrszonda – hosszadalmas utazás után – 2011 márciusában állt pályára a Naprendszer legbelső bolygója körül. A MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging) legújabb, nagy nyilvánosságot kapott eredménye szerint valóban van jég a forró égitesten. Persze nem a 400 Celsius-fok körüli maximális hőmérsékletű felszínen, hanem a pólusoknál fekvő kráterek belsejében, a felszíni törmelékréteg alatt, állandó árnyékban. Ezzel egy két évtizedes, földi radarmérések alapján megfogalmazott, akkoriban különösen meglepőnek számító sejtést sikerült újabb, egybehangzó mérésekkel igazolni.

A bizonyító erejűnek tekintett méréseket egyrészt a szonda fedélzetén repülő neutron-spektrométer végezte, amely alkalmas a talaj összetételének meghatározására. A detektorba kerülő neutronok akkor repülnek ki a felszín anyagából, amikor a kozmikus sugárzás nagyenergiájú részecskéi becsapódnak oda. Ami a neutronokat illeti, magas északi szélességeknél pont úgy csökken a számuk a Merkúron, ahogyan azt a vízmolekulákban megkötött hidrogén hatására megjósolják a modellek. A neutron-spektrométerrel végzett mérések térbeli felbontása arra nem elegendő, hogy adott esetben a pontos helyszíneket (krátereket) is azonosítani lehessen a bolygó térképén. De az kiderül belőlük, hogy egy 10-20 cm mély, hidrogént tartalmazó anyagban szegény borítás alatt több deciméternyi vastagságú, szinte tiszta vízjégből álló réteg lehet. A teljes víztömeg nagyságrendileg 10¹⁰–10¹² tonna között lehet, ami üstökösök és kisbolygók becsapódásai révén gyűlhetett fel a Naprendszer létezésének korai korszakaiban.

Elvileg elképzelhető volna, hogy a hidrogén nem víz-, hanem másféle molekulákban kötött állapotban van a Merkúron. Más mérések azonban ezt igen valószínűtlenné teszik. A Science folyóirat legutóbbi számában még két másik tudományos közlemény is megjelent, amelyekben a Merkúr jegére vonatkozó egyéb bizonyítékokat sorolnak fel a kutatók. Az egyik szerint a közeli infravörös tartományba eső impulzusokat kibocsátó lézeres magasságmérő adatai a felszín más-más részein nagyon eltérő visszaverő képességről tanúskodnak. Például a kb. 110 km átmérőjű, az északi pólus közelében fekvő Prokofjev-kráter árnyékban levő belső oldala egyes foltokban 2-4-szer jobban veri vissza a beeső infravörös sugárzást, mint a környezete, ami felszíni jégréteg jelenlétére utal. Az árnyékos helyeken találtak sötét foltokat is, amelyekről egyelőre inkább csak feltételezik, hogy szerves anyagokat tartalmazhatnak, és mintegy hőszigetelő burkolatként védik a mélyebben húzódó jeget. A szerves anyagok ugyancsak az üstökösökkel kerülhettek a Merkúrra.

A lézeres magasságmérővel kapott pontos felszínmodell arra ad lehetőséget, hogy megállapítsák: hova süt be néha a nap, és hova nem süt sohasem. Az ebből levezetett hőmérsékleti modell szerint az örök árnyékban levő kráterfalak és kráteraljzatok hőmérséklete nem emelkedik kb. 50 K (-223 °C) fölé. Ha ide valahonnan víz jut, az a Merkúr forgástengelyének stabilitása miatt hosszú időn át biztosan meg is marad.

A Merkúr északi pólusa környéki kráterek, a MESSENGER felvételeiből összeállított mozaikképen. A piros szín az eddig minden felvételen árnyékos területeket mutatja (középen, közvetlenül a pólus mellett korlátozottabb a lefedettség, ott nem készült még olyan sok felvétel, ezért piros minden). A Földről, az arecibói rádiótávcsővel végzett radarmérések alapján gyanított jeges helyeket sárga jelzi. (Kép: NASA / JHU APL /Carnegie Institution of Washington / NAIC Arecibo Observatory)

A poláris vízjég kimutatása vagy jelenlétének cáfolata a Merkúron a MESSENGER tudományos programjának egyik előzetesen meghatározott fő célja volt. Az újabb három független teszt, amin most „átment” a vízjég, a jelenlegi tudásunk szerint semmi más anyagra nem adhat hasonló eredményt.