في عام 2012 ، كان العلماء سعداء عندما اكتشفوا أنه في المناطق القطبية من عطارد ، تم اكتشاف كميات هائلة من جليد الماء. في حين أن وجود جليد الماء في هذه المنطقة المظللة بشكل دائم كان موضوعًا للمضاربة لمدة 20 عامًا ، إلا أنه بعد أن قامت المركبة الفضائية السطحية ، وبيئة الفضاء ، والكيمياء الجيولوجية والمراوغة (MESSENGER) بدراسة المنطقة القطبية التي تم تأكيد ذلك .
استنادًا إلى بيانات MESSENGER ، تم تقدير أن الزئبق يمكن أن يحتوي على ما بين 100 مليار إلى 1 تريليون طن من الجليد المائي في كلا القطبين ، وأن الجليد قد يصل إلى 20 مترًا (65.5 قدمًا) بعمق في الأماكن. ومع ذلك ، تشير دراسة جديدة أجراها فريق من الباحثين من جامعة براون إلى أنه يمكن أن تكون هناك ثلاث فوهات كبيرة إضافية والعديد من الحفر الصغيرة الأخرى في المنطقة القطبية الشمالية تحتوي أيضًا على الجليد.
نُشرت الدراسة مؤخرًا في "أدلة جديدة لجليد المياه السطحية في المصائد الباردة الصغيرة الحجم وفي ثلاثة فوهات كبيرة في منطقة القطب الشمالي من الزئبق من مقياس الارتفاع الزئبقي بالليزر" رسائل البحوث الجيوفيزيائية. بقيادة فريق آرييل دويتش ، وهو زميل في وكالة ناسا ASTAR ومرشح للحصول على درجة الدكتوراه في جامعة براون ، نظر الفريق في الكيفية التي يمكن بها للودائع الصغيرة أن تزيد بشكل كبير الكمية الإجمالية من الجليد على عطارد.
على الرغم من كونها أقرب كوكب من الشمس ، وتعاني من درجات حرارة سطح حارقة على جانبها المواجه للشمس ، فإن الميل المحوري المنخفض لعطارد يعني أن المناطق القطبية مظللة بشكل دائم وتجربة درجات حرارة متوسطة تبلغ حوالي 200 كلفن (-73 درجة مئوية ؛ -100 درجة) F). تعود فكرة وجود الجليد في هذه المناطق إلى التسعينات ، عندما اكتشفت مقاريب الرادار الأرضية بقع عاكسة للغاية داخل الحفر القطبية.
تم تأكيد ذلك عندما رصدت مركبة الفضاء MESSENGER إشارات نيوترونية من القطب الشمالي للكوكب كانت متسقة مع جليد الماء. منذ ذلك الوقت ، كان هناك إجماع عام على أن الجليد السطحي لعطارد يقتصر على سبع فوهات كبيرة. ولكن كما أوضحت آرييل دويتش في بيان صحفي لجامعة براون ، فقد سعت هي وفريقها إلى النظر أبعد من ذلك:
"كان الافتراض أن الجليد السطحي على عطارد موجود في الغالب في الحفر الكبيرة ، لكننا نظهر أدلة على هذه الرواسب الأصغر أيضًا. إن إضافة هذه الرواسب صغيرة الحجم إلى الرواسب الكبيرة داخل الفوهات يضيف بشكل كبير إلى مخزون الجليد السطحي على الزئبق. "
من أجل هذه الدراسة الجديدة ، انضم إلى دويتش جريجوري نيومان ، عالم أبحاث من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا ، وجيمس دبليو هيد. بالإضافة إلى كونه أستاذًا في قسم علوم الأرض والبيئة والكواكب في براون ، كان رئيسًا أيضًا باحثًا مشاركًا في مهمات MESSENGER و Lunar Rec الاستطلاع.
معا ، قاما بفحص البيانات من أداة قياس الزئبق بالليزر (MLA) من MESSENGER. تم استخدام هذه الأداة بواسطة MESSENGER لقياس المسافة بين المركبة الفضائية و Mercury ، ثم يتم استخدام البيانات الناتجة لإنشاء خرائط طبوغرافية مفصلة لسطح الكوكب. ولكن في هذه الحالة ، تم استخدام MLA لقياس الانعكاس السطحي ، مما يدل على وجود الجليد.
بصفته متخصصًا في الأدوات بمهمة MESSENGER ، كان Neumann مسؤولًا عن معايرة إشارة انعكاس مقياس الارتفاع. يمكن أن تختلف هذه الإشارات بناءً على ما إذا كانت القياسات مأخوذة من الأعلى أو بزاوية (يُشار إلى الأخير بقراءات "خارج النظير"). بفضل تعديلات Neumann ، تمكن الباحثون من اكتشاف رواسب عالية الانعكاس في ثلاث فوهات أكبر تتوافق مع ثلج الماء.
وفقًا لتقديراتهم ، يمكن أن تحتوي هذه الحفر الثلاثة على صفائح جليدية تبلغ مساحتها حوالي 3400 كيلومتر مربع (1313 ميل مربع). بالإضافة إلى ذلك ، نظر الفريق أيضًا في التضاريس المحيطة بهذه الحفر الثلاثة الكبيرة. في حين لم تكن هذه المناطق عاكسة مثل الصفائح الجليدية داخل الحفر ، كانت أكثر إشراقًا من متوسط الانعكاس السطحي لعطارد.
أبعد من ذلك ، نظروا أيضًا في بيانات مقياس الارتفاع للبحث عن أدلة على ودائع على نطاق أصغر. ما وجدوه كان أربعة فوهات أصغر ، يبلغ قطر كل منها أقل من 5 كم (3 ميل) ، والتي كانت أيضًا أكثر انعكاسًا من السطح. من هذا ، استنتجوا أنه لم يكن هناك فقط المزيد من الرواسب الكبيرة من الجليد التي لم يتم اكتشافها سابقًا ، ولكن من المحتمل أن يكون هناك العديد من "المصائد الباردة" الأصغر حيث يمكن أن يوجد الجليد أيضًا.
بين هذه الرواسب الثلاثة المكتشفة حديثًا ، وما يمكن أن يكون مئات الرواسب الأصغر ، يمكن أن يكون الحجم الإجمالي للجليد على عطارد أكثر بكثير مما كنا نعتقد سابقًا. كما قال دويتش:
"نقترح أن هذا التوقيع الانعكاسي المعزز مدفوع ببقع صغيرة من الجليد تنتشر في هذه المنطقة. معظم هذه التصحيحات صغيرة جدًا بحيث يتعذر حلها بشكل فردي باستخدام أداة تحديد الارتفاع ، ولكنها تساهم بشكل جماعي في الانعكاس المحسّن الكلي ... هذه الأربعة كانت فقط التي يمكننا حلها باستخدام أدوات MESSENGER. نعتقد أن هناك على الأرجح الكثير والكثير من هذه ، التي تتراوح أحجامها من كيلومتر إلى بضعة سنتيمترات ".
في الماضي ، أكدت دراسات سطح القمر وجود الجليد المائي في المناطق القطبية المليئة بالحفر. وأشار بحث آخر إلى أنه خارج الفوهات الكبيرة ، يمكن أن تحتوي "المصائد الباردة" الصغيرة على الجليد. وفقًا لبعض النماذج ، يمكن أن يؤدي حساب هذه الرواسب الأصغر إلى مضاعفة التقديرات على إجمالي كميات الجليد على القمر. يمكن أن ينطبق الشيء نفسه على ميركوري.
ولكن كما أشار جيم هيد (الذي عمل أيضًا كمستشار دكتوراه في دويتش لهذه الدراسة) ، فإن هذا العمل يضيف أيضًا نظرة جديدة إلى السؤال الحاسم حول مصدر المياه في النظام الشمسي. وقال: "أحد الأشياء الرئيسية التي نريد أن نفهمها هو كيفية توزيع المياه والمواد المتطايرة الأخرى من خلال النظام الشمسي الداخلي - بما في ذلك الأرض والقمر وجيراننا الكواكب". "تفتح هذه الدراسة أعيننا على أماكن جديدة للبحث عن أدلة على المياه ، وتقترح أن هناك الكثير منها على عطارد أكثر مما كنا نعتقد".
بالإضافة إلى الإشارة إلى أن النظام الشمسي قد يكون مائيًا أكثر مما كان يُشتبه به سابقًا ، فقد عزز وجود وفرة من الجليد على عطارد والقمر مقترحات لبناء بؤر استيطانية على هذه الأجسام. يمكن أن تكون هذه البؤر الاستيطانية قادرة على تحويل الجليد المائي المحلي إلى وقود هيدرازين ، الأمر الذي سيقلل بشكل كبير من تكاليف البعثات الطويلة المدى المتصاعدة في جميع أنحاء النظام الشمسي.
على الجانب الأقل تخمينًا من الأشياء ، تقدم هذه الدراسة أيضًا رؤى جديدة حول كيفية تشكل وتطور النظام الشمسي. إذا كانت المياه أكثر وفرة اليوم مما كنا نعرفه ، فستشير إلى أن المزيد كان موجودًا خلال الفترات المبكرة من تكوين الكواكب ، ويفترض أنه عندما تم توزيعه في جميع أنحاء النظام الشمسي بواسطة الكويكبات والمذنبات.
