На освещённой поверхности Меркурия температура может подняться примерно до 430 градусов, но в некоторых его кратерах лежит водяной лёд. Это не ошибка и не ледяная глыба посреди солнечной пустыни. Лёд спрятан там, куда прямой солнечный луч не попадал миллионы лет.
2. Вечная тень рядом с вечным светом
Ось вращения Меркурия наклонена к плоскости орбиты совсем немного. Поэтому Солнце у полюсов всегда движется низко над горизонтом. Дно глубокого кратера может оставаться в тени круглый год, даже если его верхний край залит ослепительным светом.
Такие места называют холодными ловушками. В них температура способна опускаться ниже минус 170 градусов, а в самых холодных участках — ещё ниже. Водяные молекулы, случайно попавшие туда, замерзают и могут сохраняться геологически долго.
На Луне действует похожий механизм. Близость Меркурия к Солнцу сама по себе не запрещает лёд: важен баланс между получаемым теплом и возможностью его излучить. Если солнечного света нет, голая поверхность быстро остывает в космосе.
3. Сначала лёд увидел радар
В начале 1990-х наземные радиолокаторы обнаружили у полюсов Меркурия яркие отражающие области. По свойствам они напоминали сигналы от льда на спутниках внешних планет и полярных шапках Марса. Но одного радара было недостаточно: похожее отражение теоретически могли создавать и другие материалы.
Проверку провёл аппарат NASA MESSENGER, который работал на орбите Меркурия с 2011 по 2015 год. Его камеры показали, что радарно-яркие пятна действительно совпадают с постоянно затенёнными участками. Лазерный высотомер уточнил рельеф и отражательную способность, а нейтронный спектрометр нашёл много водорода.
Нейтроны возникают, когда космические лучи ударяют по грунту. Водород хорошо замедляет их, поэтому недостаток определённых нейтронов в измерениях выдаёт богатый водородом материал. Совпадение трёх независимых линий данных сделало водяной лёд лучшим объяснением.
4. Лёд прикрыт тёмным слоем
В самых холодных местах лёд может выходить почти к поверхности. Там, где чуть теплее, его защищает слой тёмного вещества толщиной порядка десятков сантиметров. Такой покров работает как теплоизоляция и не даёт льду быстро испаряться.
Природа тёмного материала особенно интересна. Одно из вероятных объяснений — органические соединения, доставленные вместе с водой кометами или богатыми летучими веществами астероидами. На Меркурии слово «органический» означает углеродсодержащий, а не живой.
Откуда взялась сама вода, окончательно не установлено. Её могли приносить кометы и астероиды; часть молекул могла образовываться при взаимодействии солнечного ветра с минералами поверхности. После ударов молекулы многократно перелетали по планете, пока некоторые не попадали в холодные ловушки.
5. Что говорит наука
Подтверждено миссией MESSENGER: полярные отложения Меркурия состоят преимущественно из водяного льда и находятся в постоянной тени. Нейтронные данные указывают на водород, тепловые модели допускают долговременную стабильность льда, а изображения и лазерные измерения связывают отложения с конкретными холодными участками.
Наиболее вероятно, что лёд накапливался из вещества, доставленного внешними телами, а затем перераспределялся по поверхности. Точный вклад комет, астероидов и химии солнечного ветра пока неизвестен. Тёмный изолирующий слой может содержать сложные углеродные соединения, но его состав напрямую не измерен.
Европейско-японская миссия BepiColombo должна изучить Меркурий приборами нового поколения. Она сможет точнее картировать полярные области и помочь понять возраст и происхождение летучих веществ. Но посадки с бурением пока нет в утверждённой программе, поэтому образец льда остаётся мечтой будущих миссий.
6. Итог
Итак, в кратерах Меркурия прячется обычный водяной лёд — необычно лишь место его хранения. Солнце находится совсем рядом, но тень и вакуум создали природный морозильник. Предложите в комментариях следующую планетарную загадку, которую стоит разобрать.
