Ledovce na Merkuru mohou existovat díky podmínkám analogickým našemu Měsíci. Nejmenší z planet je sice horká, nemá ale žádnou podstatnou atmosféru, která by teplo rozváděla rovnoměrně po celém povrchu. Teplota v každém bodě tedy závisí jen na tom, kolik tam dopadá slunečních paprsků. Vzhledem k tomu, že sklon rotační osy Merkuru je minimální, kráterové prohlubně v okolí pólů nejsou nasvíceny nikdy – a proto tam může panovat neuvěřitelná zima.
Původ ledu je poměrně jasný – pokud do Merkuru (či Měsíce) narazí kometa či asteroid obsahující těkavé látky, jako je voda, dojde k jejich uvolnění do podoby páry. Větší část je navždy ztracena v kosmu, protože oba tato tělesa nemají dost silnou gravitaci, aby si lehké molekuly udržela. Část se ale může usadit tam, kde je dostatečná zima. Dostatečnou zimou v tomto případě nemyslíme teploty pod nulou, protože i pod bodem mrazu led zvolna sublimuje a tak se ztrácí do podoby páry. Stabilní led (není-li uzavřen někde v podzemí) může na bezvzdušných tělesech existovat až při teploták kolem 100 K, tedy -170°C.
Na pólech Měsíce byla přítomnost vodního ledu a dalších těkavých látek již dokázána přímým pozorováním (sonda LCROSS v roce 2009). U Merkuru to bylo obtížnější, protože dlouho jsme museli vystačit jen s pozorováními Marineru 10 z poloviny 70. let, která navíc pokrývala jen malou část Merkuru. V roce 1999 ovšem snímal póly Merkuru radioteleskop Arecibo, který tam našel skvrny pokryté materiálem silně odrážejícím radarové signály. Povaha tohoto materiálu nápadně připomínala vodní led uložený na dnech kráterů, nikdo si ale nemohl být stoprocentně jist – ostatně na Merkuru se může vypařovat a následně kondenzovat velké množství prvků a sloučenin, takže možných kandidátů bylo více. Nebylo také jisté, jaká je podoba těchto polárních depozitů. Zatímco v těch nejchladnějších oblastech by mohl led ležet volně na povrchu, jinde by se mohl udržet jen v podobě permafrostu pod povrchem, který je ostatně typický i na našem Měsíci.
Sonda Messenger, která na orbitu Merkuru vstoupila v březnu 2011, nám prozradila mnohem víc. Nejprve se ukázalo, že všechny radarově jasné skvrny leží v permanentně zastíněných kráterech a naopak, všechny větší trvale zastíněné krátery mají odpovídající jasné usazeniny. Před několika dny však byla v časopise Science publikována série článků, která do věčné tmy Merkurových pólů vnesla mnohem více pomyslného světla.
Velmi zajímavý poznatek přinesl laserový výškoměr. Jeho princip je jednoduchý: vyšle k povrchu planety laserový paprsek, a zkoumá, za jak dlouho se k němu vrátí odražené fotony, čímž může určit vzdálenost sondy od povrchu. Kromě toho ale také měří odrazivost povrchu. Data z polární oblasti ukázala, že ta nejmrazivější místa v zastíněných kráterech mají albedo až přes 50%, což odpovídá vodnímu ledu obnaženému na povrchu. Tato anomálie byla detekována například v kráterech Kandinsky a Prokofiev. S výjimkou těchto „ledových ploten“ byly ovšem zastíněné oblasti mnohem tmavší než zbytek Merkuru – a to je co říct, protože místní skály jsou samy o sobě hodně tmavé. Většina terénu, na který nikdy nedopadnou sluneční paprsky, tak měla albedo pod 10% - to je podobnější uhlí nebo asfaltu než napadanému sněhu!
Pečlivé modelování topografie a míry oslunění ukázalo, že tmavé oblasti jsou ty, kde led není stabilní na povrchu, ale může se udržet pod vrstvou horniny jako permafrost, protože podpovrchová teplota nepřekračuje 100 K. Co je ale ta černota na povrchu? Nejpřesvědčivější a zároveň i nejzajímavější hypotéza praví, že se jedná o organické sloučeniny pocházející z komet, stejně jako led samotný. Složité uhlovodíky jsou méně těkavé než voda, takže se udrží na povrchu i tam, kde není dost velký mráz, zároveň jsou však stále dost těkavé na to, aby migrovaly od rovníku k pólům. Pod „škraloupem“ uhlovodíků je však nejspíš i tady ukrytá voda v pevném skupenství. Nález je zajímavý přinejmenším v tom smyslu, že rozšiřuje řady těles, na nichž byla objevena organická hmota. Složité sloučeniny uhlíku jsou v kosmu prakticky všudypřítomné, a jejich objev na Merkuru (třebaže dosud ne zcela prokázaný) je toho hezkou ilustrací.
Existenci vodního ledu v malých hloubkách v okolí pólů odhalil i neutronový spektrometr, citlivý k výskytu materiálů bohatých a sloučeniny vodíku. Množství ledu by mohlo činit 20 – 1000 miliard tun. Pro srovnání, na severním pólu Měsíce je množství vody odhadováno na 600 miliónů tun.
Na Měsíci vyvolal objev vodních ložisek spekulace o možnosti vodu těžit a použít jako základní zdroj pro lidské osídlení. Na Merkuru se však s něčím takovým nedá v dohledné době seriózně počítat. Merkur je totiž z astronautického hlediska velmi obtížně dostupný: doprava nákladu k Merkuru je ve skutečnosti náročnější na spotřebované množství paliva, než doprava k vnějším planetám, a v jeho okolí navíc panují dost extrémní podmínky. Led na pólech nejmenší a nejžhavější planety tak zřejmě na dlouho zůstane jen zajímavou a vědecky cennou kuriozitou.
Odkazy:
Lakdawalla, E.: The Planetary Society Blog
http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2012/11291206-mercury-polar-ice.html
http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2012/3429.html
Paige DA, Siegler MA, Harmon JK, Neumann GA, Mazarico EM, Smith DE, Zuber MT, Harju E, Delitsky ML, Solomon SC. Thermal Stability of Volatiles in the North Polar Region of Mercury. Science. 2012 Nov 29.
Lawrence DJ, Feldman WC, Goldsten JO, Maurice S, Peplowski PN, Anderson BJ, Bazell D, McNutt RL Jr, Nittler LR, Prettyman TH, Rodgers DJ, Solomon SC, Weider SZ. Evidence for Water Ice Near Mercury"s North Pole from MESSENGER Neutron Spectrometer Measurements. Science. 2012 Nov 29.
Neumann GA, Cavanaugh JF, Sun X, Mazarico EM, Smith DE, Zuber MT, Mao D, Paige DA, Solomon SC, Ernst CM, Barnouin OS. Bright and Dark Polar Deposits on Mercury: Evidence for Surface Volatiles. Science. 2012 Nov 29.
Diskuze:
