Medan den brännande planeten Merkurius kanske inte är den första plats du skulle tänka leta efter is, bekräftade MESSENGER-uppdraget 2012 att planeten närmast solen verkligen håller vattenis i de permanent skuggade kratrarna runt polerna. Men nu ger en ny studie om Merkurius is ännu mer motintuitiva detaljer om hur denna is bildas. Forskare säger att värme sannolikt hjälper till att skapa lite av isen.
Brant Jones, forskare vid Georgia Techs School of Chemistry and Biochemistry och studiens första författare, sa att detta inte är någon konstig, gal idé. Det är lite komplicerat, men det är mestadels bara grundläggande kemi.
Planetens extrema dagvärme i kombination med de superkalla (minus 200 grader Celsius) temperaturerna i de permanent skuggade kratrarna kan fungera som ett "isframställningskemi-laboratorium."
"Det finns en överraskande mängd is på Merkurius och väsentligt mer än på månen," sa Brant till Space Magazine.
Processen för att skapa is på Merkurius liknar vad som händer på månen. Redan 2009 bestämde forskare att elektriskt laddade partiklar från solens solvind samverkade med syre som finns i vissa dammkorn på månens yta för att producera hydroxyl. Hydroxyl (OH) är bara en väteatom med en syreatom istället för de två väteatomerna som finns i vatten.
Brant arbetade med andra forskare, inklusive kollega Thomas Orlando, också från Georgia Tech, för att förfina förståelsen för denna process. År 2018 publicerade de ett papper som visade att även om denna process på månen producerade betydande mängder hydroxyler, producerade den mycket lite molekylvatten.
"Även om solvinden föreslogs som en potentiell källa i observationerna av vatten på månen 2009," sade Orlando via e-post, "temaner identifierades aldrig riktigt. Vi modellerade detta för månen men betydelsen var inte lika betydande för månen på grund av de övergripande mycket låga temperaturerna. ”
Men de visste att denna process också skulle kunna äga rum på asteroider, kvicksilver eller någon annan yta som bombarderas av solvinden.
"För att skapa molekylärt vatten, behöver du en meringredient, och det är värme," sade Brant.
Dagstemperaturer på Merkurius kan nå 400 grader Celsius eller 750 grader Fahrenheit.
Mineraler i Merkurius ytjord innehåller vad som kallas hydroxylgrupper. Den extrema värmen från solen hjälper till att frigöra dessa hydroxylgrupper och aktiverar dem sedan att krossa i varandra för att producera vattenmolekyler och väte som lyfter från ytan och driver runt planeten.
Vissa vattenmolekyler bryts ned av solljus och sprids. Men andra molekyler landar nära Merkurius poler i djupa, mörka kratrar som är skyddade från solen. Molekylerna fastnar där och blir en del av den växande, permanenta isisen som ligger i skuggorna.
”Det är lite som låten Hotel California. Vattenmolekylerna kan checka in i skuggorna men de kan aldrig lämna, ”säger Orlando i ett pressmeddelande.
"Det totala beloppet som vi postulerar som skulle bliice är 1013 kilogram (10.000.000.000.000 kg eller 11.023.110.000 ton) under en period på cirka 3 miljoner år," sade Jones. "Processen kan lätt stå för upp till 10 procent av Merkurius totala is."
Uppgifterna som använts för deras studie kommer från MESSENGER-rymdskeppet, som kretsade runt Merkurius mellan 2011 och 2015 och studerade planetens kemiska sammansättning, geologi och magnetfält. MESSENGER: s resultat av polaris bekräftade tidigare signaturer för is som tidigare tagits upp av jordbaserad radar.
