MESSENGER: Ghiaccio d'Acqua ai Poli di Mercurio?

In questi giorni in Texas si sta tenendo la 43°Riunione delle Scienze Lunari e Planetarie, e ieri si è parlato delle ultime scoperte per quanto riguarda Mercurio. Il team di MESSENGER ha mostrato moltissime novità ed è stata una conferenza davvero ricca. Una delle cose più discusse però è stata la possibilità che ci siano grandi depositi di acqua sotto forma di ghiaccio ai poli di Mercurio. Questo potrebbe sembrarvi davvero assurdo... infondo Mercurio è il primo pianeta dal Sole, sulla superficie illuminata si arriva a temperature ben sopra i 400°C, come possono esserci depositi di ghiaccio? In realtà c'è una cosa che spesso viene dimenticata quando si parla di Mercurio. Il pianeta ha la minore inclinazione del Sistema Solare: meno di 1°. Questo significa che ci sono intere zone dei poli dove il Sole non arriva mai a battere. Questo avviene in particolare all'interno di quei crateri che poi riescono anche a parare i depositi sotto i loro bordi.

Come ha sottolineato anche Nancy Chabot, del team di MESSENGER, non è la prima volta questa che si parla di ghiaccio su Mercurio, e infatti nel 1999 gli astronomi avevano usato il radio-telescopio più potente al mondo: Arecibo, per esaminare i poli di Mercurio e scoprirono che c'erano delle zone bianche che corrispondevano al modo in cui le onde radar normalmente rimbalzano sul ghiaccio d'acqua.

Grazie alla sonda MESSENGER siamo ovviamente riusciti a migliorare molto la qualità delle riprese dei poli, e Nancy Chabot ha confermato che tutte le aree brillanti viste da Arecibo sono entro le stesse identiche regioni confermate da MESSENGER come in perenne ombra. Per di più, quasi tutti i crateri che sono più grandi di 10 kmin diametro e sopra i 80° di latitudine nord, contengono depositi che sono brillanti nelle osservazioni radar. Questo limite dei 10 km è importante perché segna il momento di passaggio su Mercurio dai crateri semplici a quelli con forme e bordi molto più complessi. La geometria dei crateri semplici e tale che le parti del cratere che sono esposte al Sole assorbono e irradiano nuovamente l'energia solare, illuminando così anche le pareti in ombra. Questo rende ovviamente i crateri piccoli troppo caldi perché ci sia del ghiaccio d'acqua. Tuttavia, nel caso dei crateri maggiori la geometria cambia e si possono avere aree sempre in ombra. E' davvero incredibile comunque quanto sono corrispondenti i dati rilevati da Arecibo e da MESSENGER.

Ad un certo punto però è stata sollevato un possibile problema. Greg Neumann, membro del team e responsabile del MLA (Mercury Laser Altimeter) uno strumento a bordo della sonda MESSENGER, ha spiegato che c'è un problema con l'ipotesi del ghiaccio d'acqua. Lo strumento in causa funziona così: un impulso laser viene sparato alla superficie e si conta il tempo che impiega per il viaggio; questa tecnica serve per ottenere misurazioni topografiche di Mercurio. Se però ci fosse del ghiaccio nelle regioni in ombra, l'altimetro dovrebbe vedere una zona brillante nei suoi dati, e così non è. Non solo ma l'altimetro ha visto che la zona della superficie dove dovrebbe esserci il ghiaccio è più "scura" rispetto alle rocce esposte alla luce. Quindi per quanto riguarda i dati laser, non sembra affatto che si tratti di ghiaccio.

Che cosa potrebbe essere? Beh l'indizio più importante a questo proposito è probabilmente la temperatura delle varie zone intorno ai poli, e Dave Paige ha usato i dati dell'altimetro laser per sviluppare un modello che ha mostrato quali sono le temperature medie e più estreme sulla superficie dei poli. La mappa che è uscita fuori da quei modelli mostra che ci sono zone scure all'interno dei crateri che sono le regioni più fredde. Un'altra cosa affascinante però che si nota è il fatto che l'orbita ellittica di Mercurio, insieme alla sua risonanza spin-orbita 2:3 fa si che alcune longitudini ottengano molta più luce solare rispetto ad altre. In particolare, se si guarda alla mappa qui sotto, si vede che ci sono temperature più basse a longitudini di 270° e 90° (la parte sinistra e destra della mappa) e temperature più calde a longitudini di 0° e 180°. Gli scienziati si riferiscono alle zone a 270 e 90 gradi come "poli freddi".

Le temperature proprio sulla superficie in queste zone più scure sono in realtà troppo alte perché possa esserci del ghiaccio d'acqua stabile. Tuttavia, se si scava a 10,20 cm sotto il suolo si potrebbe trovare una regione con una temperatura stabile intorno ai 100 Kelvin (-173°C).
La conclusione è quindi che i crateri in ombra perenne contengono davvero del ghiaccio d'acqua, ma non è proprio sulla superficie ma si trova schiacciato sotto una fetta di suolo. Ora, il problema è capire di cos'è composto questo suolo, date le sue caratteristiche nei dati dell'altimetro. Deve'essere un tipo di materiale che rimane scuro e che è stabile a 170 Kelvin 103°C. Ci sono diverse cose che potrebbero essere responsabili, ma Dave Paige ha spiegato che l'ipotesi più favorita è che si tratti di complessi composti organici come quelli che si trovano nei meteoriti carbonacei condriti. Questi composti sarebbero volatili altrove su Mercurio, cioè non sarebbero stabili come solidi, ma piuttosto come gas, ma qui rimarrebbero intrappolati nelle aree sempre in ombra, proprio come il ghiaccio d'acqua, solo a temperature più alte.

Il fatto di avere vaste distese di ghiaccio d'acqua con sopra una grande quantità di composti organici complessi rende le regioni intorno ai poli di Mercurio sorprendentemente abitabili. Se si scava qualche decina di cm sotto la superficie si troveranno temperature molto più confortevoli e anche accesso ad acqua e materiale organico.

Un set finale di osservazioni ha corroborato queste conclusioni. David Lawrence ha presentato i risultati preliminari di un'anno intero di creazione di mappe dei poli di Mercurio usando lo Spettrometro a Neutroni a bordo di Messenger. Il ricercatore ha iniziato sottolineando quanto sia difficile usare uno spettrometro a neutroni in un'orbita ellittica come quella di MESSENGER; il variare delle distanze dalla superficie ed il variare delle velocità rispetto alla superficie devono sempre essere tenute in considerazione per ogni misurazione. Le simulazioni di cosa dovrebbe vedere lo strumento se ci fosse del ghiaccio ai poli sulla superficie non sono però compatibili con le osservazioni effettive dello spettrometro. Invece, le mappe sono in perfetto accordo con cosa ci si aspetterebbe se ci fosse del ghiaccio sepolto sotto 10 cm dalla superficie.

Dato che la missione MESSENGER ha ottenuto un nuovo anno bonus di missione estesa, questi dati diventeranno molto più precisi. Il team ha deciso di usare il resto del carburante per diminuire drasticamente l'orbita e passare da una di 12 ore ad una di sole 8 ore. Questo avvicinerà molto la sonda alla superficie e sarà possibile non solo avere immagini più dettagliate ma anche un migliore uso degli strumenti come lo spettrometro o quelli che servono per mappare il campo energetico e magnetico.
Oltre a questo sarà possibile anche migliorare le mappe gravitazionali di Mercurio per studiare meglio la sua struttura interna e anche mappare più in dettaglio con l'altimetro laser tutto il polo sud.

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