تظهر صورة رادارية للمنطقة القطبية الشمالية في عطارد متراكبة على فسيفساء من صور MESSENGER لنفس المنطقة. الائتمان: وكالة ناسا / مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز / معهد كارنيغي بواشنطن / المركز الوطني للفلك والغلاف الجوي ، مرصد أريسيبو
منذ أكثر من 20 عامًا ، شوهدت مواد ساطعة للرادار في المنطقة القطبية الشمالية على عطارد ، ومنذ ذلك الحين افترض العلماء أن الجليد المائي يمكن أن يختبئ هناك في مناطق مظللة بشكل دائم. تؤكد أحدث البيانات من مركبة الفضاء MESSENGER - التي تدور الآن حول الكوكب الأقرب إلى الشمس - أن عطارد يحمل بالفعل جليد الماء وكذلك المواد العضوية داخل فوهات مظللة بشكل دائم في القطب الشمالي. قال العلماء اليوم إن عطارد يمكنه استيعاب ما بين 100 مليار إلى 1 تريليون طن من جليد الماء في القطبين ، ويمكن أن يصل عمق الجليد إلى 20 مترًا في الأماكن. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تحتوي المواد الداكنة المثيرة للاهتمام والتي تغطي الجليد على المواد المتطايرة الأخرى مثل المواد العضوية.
نشر فريق MESSENGER ثلاث أوراق هذا الأسبوع في مجلة Science ، والتي تقدم ثلاثة خطوط جديدة من الأدلة على أن الجليد المائي يسيطر على المكونات داخل الحفر في القطب الشمالي لعطارد.
قال الباحث الرئيسي في شركة MESSENGER Sean Solomon في مؤتمر صحفي اليوم: "لقد اجتاز الجليد المائي ثلاثة اختبارات صعبة ولا نعرف أي مركب آخر يطابق الخصائص التي قمنا بقياسها مع المركبة الفضائية MESSENGER". "تكشف هذه النتائج عن فصل مهم للغاية من قصة كيفية توصيل الجليد المائي إلى الكواكب الداخلية بواسطة المذنبات والكويكبات الغنية بالماء بمرور الوقت."
وصل MESSENGER إلى عطارد العام الماضي ، واستخدمت بيانات من مطياف النيوترونات الخاص بمركبة الفضاء ومقياس الارتفاع بالليزر لإجراء عمليات المراقبة في القطب الشمالي للكوكب.
تظهر طبقة من الجليد المائي بسماكة عدة أمتار باللون الأبيض. تمنع ذرات الهيدروجين الوفيرة الموجودة في الجليد النيوترونات من الهروب إلى الفضاء. إن التوقيع على تركيزات الهيدروجين المحسنة (وبالاستنتاج ، جليد الماء) هو انخفاض في معدل اكتشاف MESSENGER للنيوترونات من الكوكب. الائتمان: ناسا / مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز / معهد كارنيجي بواشنطن
يقيس التحليل الطيفي النيوتروني متوسط تركيزات الهيدروجين داخل المناطق المضيئة للرادار في عطارد ، وكان العلماء قادرين على اشتقاق تركيزات جليد الماء من قياسات الهيدروجين.
قال ديفيد لورنس ، وهو "إن البيانات النيوترونية تشير إلى أن الرواسب القطبية الزاهية للرادار تحتوي في المتوسط على طبقة غنية بالهيدروجين يزيد سمكها عن عشرات السنتيمترات تحت طبقة سطحية 10 إلى 20 سم أقل غنى بالهيدروجين". MESSENGER عالم مشارك في مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز والمؤلف الرئيسي لإحدى الصحف. "تحتوي الطبقة المدفونة على محتوى هيدروجيني يتوافق مع ثلج الماء النقي تقريبًا."
تظهر هذه الصورة ضوء الشمس الذي يصل إلى فوهة وحفرة فوهة بروكوفييف. تبقى الأجزاء المواجهة للشمال من الحافة والداخل في ظل دائم ، كما هو الحال في العديد من الحفر الأخرى. انقر على الصورة لمشاهدة فيلم يحاكي ما يقرب من نصف يوم الزئبق الشمسي (176 يومًا أرضيًا) ويستخدم نموذج التضاريس الرقمية المشتق من قياسات MLA. الائتمان: مركز ناسا جودارد لرحلات الفضاء / معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا / مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز / معهد كارنيجي بواشنطن.
تؤكد البيانات المأخوذة من مقياس الارتفاع الزئبقي بالليزر (MLA) من MESSENGER - التي أطلقت أكثر من 10 ملايين نبضة ليزر على عطارد لعمل خرائط تفصيلية عن تضاريس الكوكب - نتائج الرادار وقياسات مطياف النيوترون للمنطقة القطبية. قال غريغوري نيومان من مركز ناسا جودارد لرحلات الطيران ، المؤلف الرئيسي للورقة الثانية ، إن الفريق استخدم البيانات الطبوغرافية لتطوير نماذج الإضاءة لحفر القطب الشمالي من عطارد ، وكشف عن رواسب مظلمة ومشرقة غير منتظمة عند الطول الموجي القريب من الأشعة تحت الحمراء بالقرب من القطب الشمالي لعطارد.
وقال نيومان في مؤتمر صحفي يوم الخميس "المفاجأة الحقيقية هي أنه كانت هناك مناطق مظلمة تحيط بمناطق مشرقة كانت أكثر انتشارًا من مناطق رادار مشرقة". "إنها بطانية تحمي المواد المتطايرة الساطعة التي تحتها."
قال نيومان إن آثار المذنبات أو الكويكبات الغنية بالتقلبات كان من الممكن أن توفر الرواسب الداكنة والمشرقة ، وهي النتيجة التي تم تأكيدها في ورقة ثالثة بقيادة ديفيد بيج من جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس.
قدم بايج وزملاؤه النماذج التفصيلية الأولى لدرجات الحرارة السطحية وشبه السطحية للمناطق القطبية الشمالية في عطارد التي تستخدم التضاريس الفعلية لسطح عطارد المقاسة بواسطة MLA. وقال إن القياسات "تظهر أن التوزيع المكاني لمناطق الانتثار الخلفي الراداري يقابله بشكل جيد التوزيع المتوقع للجليد المائي المستقر حرارياً".
خريطة "التربة الصقيعية" على عطارد تُظهر الأعماق المحسوبة تحت السطح التي يُتوقع فيها أن يكون جليد الماء مستقرًا حرارياً. المناطق الرمادية هي مناطق دافئة للغاية في جميع الأعماق للجليد المائي المستقر. المناطق الملونة باردة بما يكفي لثبات الجليد تحت السطح ، والمناطق البيضاء هي ثلج سطحي مكشوف على البارد بدرجة كافية لتكون مستقرة. تتنبأ نتائج النموذج الحراري بوجود جليد مائي سطحي وجوفي تحت سطح الماء في نفس المواقع التي تتم ملاحظتها فيها بواسطة الرادار الأرضي وملاحظات MLA. الائتمان: NASA / UCLA / جامعة جونز هوبكنز مختبر الفيزياء التطبيقية / معهد كارنيجي في واشنطن
وفقًا لـ Paige ، من المحتمل أن تكون المادة المظلمة مزيجًا من المركبات العضوية المعقدة التي يتم توصيلها إلى عطارد بتأثيرات المذنبات والكويكبات الغنية المتطايرة ، وهي نفس الأشياء التي من المحتمل أن تنقل الماء إلى الكوكب الأعمق. قد تكون المادة العضوية أكثر قتامة من خلال التعرض للإشعاع القاسي على سطح عطارد ، حتى في المناطق المظللة بشكل دائم.
قال سليمان إن هذه المادة العازلة المظلمة هي قطعة جديدة ومثيرة للاهتمام من قصة عطارد يسعى MESSENGER إلى كشفها ، ويثير تساؤلات حول أنواع المواد العضوية التي يمكن العثور عليها هناك. وأضاف سليمان أن عطارد قد يصبح الآن موضع اهتمام لعلم الأحياء الفلكية ، لكنه قال بعبارات غير مؤكدة أن أيا من العلماء لا يعتقد أن هناك حياة على عطارد. ومع ذلك ، يمكن أن يوفر هذا معلومات حول صعود المواد العضوية على الأرض.
بالإضافة إلى ذلك ، قال العالم إنه لا توجد فرصة للماء السائل على الزئبق ، على الرغم من أن درجات الحرارة في بعض المناطق ستكون مواتية للمياه السائلة. لكن مع عدم وجود جو على عطارد ، لن يبقى الماء طويلاً. قال بيج: "سيكون الثلج أو البخار سريعًا حقًا".
يوضح هذا الرسم التخطيطي لمدار MESSENGER بعض التحديات في الحصول على ملاحظات المنطقة القطبية الشمالية لعطارد. الائتمان: ناسا / مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز / معهد كارنيجي بواشنطن
قال سليمان ان الحصول على هذه القياسات لم يكن سهلا ولم يكن سريعا. وقال "حتى في أعلى خطوط العرض التي وصلت إليها ميسنجر ، يجب على المركبة الفضائية أن تنظر إلى زاوية مائلة للنظر في المناطق القطبية الشمالية".
خلال مهمتها المدارية الأساسية ، كانت MESSENGER في مدار 12 ساعة وكانت على ارتفاع بين 244 و 640 كم في أقصى نقطة شمالية في مسارها. منذ أبريل 2012 ، كان MESSENGER في مدار مدته 8 ساعات ، كما هو موضح أعلاه ، وكان على ارتفاع يتراوح بين 311 و 442 كم في أقصى نقطة شمالية في مساره. حتى من هذه المواقع ذات خطوط العرض العالية ، لا تملأ الرواسب القطبية لعطارد سوى جزء صغير من مجال الرؤية للعديد من أدوات MESSENGER.
ولكن على الرغم من التحديات ، قال سولومون ، فإن سنة ونصف سنة من مسنجر في المدار قد أسفرت الآن عن نتائج واضحة.
المصادر: MESSENGER، NASA
