Gambar radar wilayah kutub utara Mercury ditunjukkan bertumpu pada mozek gambar MESSENGER dari kawasan yang sama. Kredit: Makmal Fizik Gunaan Universiti NASA / Johns Hopkins / Carnegie Institution of Washington / Pusat Astronomi dan Ionosfera Nasional, Balai Cerap Arecibo
Lebih dari 20 tahun yang lalu, bahan-bahan terang radar terlihat di wilayah kutub utara di Mercury, dan sejak itu para saintis berpendapat bahawa ais air dapat bersembunyi di sana di wilayah yang dibayangi secara kekal. Data terbaru dari kapal angkasa MESSENGER - kini mengorbit planet yang paling dekat dengan Matahari - mengesahkan bahawa Mercury memang memegang ais air dan juga bahan organik di dalam kawah yang dibayangi secara kekal di kutub utara. Para saintis hari ini mengatakan bahawa Mercury dapat menyimpan antara 100 miliar hingga 1 trilion tan es air di kedua kutub, dan aisnya dapat mencapai kedalaman hingga 20 meter. Selain itu, bahan gelap yang menarik yang menutupi ais boleh menyimpan bahan mudah turun naik lain seperti organik.
Pasukan MESSENGER menerbitkan tiga makalah minggu ini dalam jurnal Science, yang menyajikan tiga bukti baru bahawa ais air menguasai komponen di dalam kawah di kutub utara Mercury.
"Air es melepasi tiga ujian yang mencabar dan kami tidak tahu sebatian lain yang sesuai dengan ciri-ciri yang kami ukur dengan kapal angkasa MESSENGER," kata Penyelidik Utama MESSENGER, Sean Solomon pada taklimat hari ini. "Penemuan ini mengungkapkan bab yang sangat penting dari kisah bagaimana ais air dihantar ke planet dalam oleh komet dan asteroid kaya air dari masa ke masa."
MESSENGER tiba di Mercury tahun lalu dan data dari spektrometer neutron dan altimeter laser kapal angkasa digunakan untuk membuat pemerhatian di kutub utara planet ini.
Lapisan ais air setebal beberapa meter digambarkan dengan warna putih. Atom hidrogen yang banyak di dalam ais menghentikan neutron melarikan diri ke angkasa. Tanda kepekatan hidrogen yang dipertingkatkan (dan, dengan kesimpulan, ais air) adalah penurunan kadar pengesanan neutron MESSENGER dari planet ini. Kredit: Makmal Fizik Gunaan Universiti NASA / Johns Hopkins / Carnegie Institution of Washington
Spektroskopi Neutron mengukur kepekatan hidrogen rata-rata di kawasan yang terang radar Mercury, dan saintis dapat memperoleh kepekatan ais air dari pengukuran hidrogen.
"Data neutron menunjukkan bahawa deposit kutub radar terang Mercury mengandung, rata-rata, lapisan kaya hidrogen lebih dari puluhan sentimeter tebal di bawah lapisan permukaan 10 hingga 20 sentimeter tebal yang kurang kaya dengan hidrogen," kata David Lawrence, MESSENGER Saintis yang berpartisipasi di Makmal Fizik Gunaan Universiti Johns Hopkins dan pengarang utama salah satu makalah. "Lapisan yang terkubur mempunyai kandungan hidrogen yang konsisten dengan ais air hampir murni."
Gambar ini menunjukkan cahaya matahari yang mencapai lantai dan pelek kawah Prokofiev. Bahagian rim dan bahagian dalam yang menghadap ke utara tetap dalam bayangan abadi, seperti halnya kawah lain. Klik pada gambar menonton filem yang mensimulasikan kira-kira satu setengah hari solar Mercury (176 hari Bumi) dan menggunakan model medan digital yang berasal dari pengukuran MLA. Kredit: Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA / Institut Teknologi Massachusetts / Makmal Fizik Gunaan Universiti Johns Hopkins / Carnegie Institution of Washington.
Data dari MESSENGER's Mercury Laser Altimeter (MLA) - yang telah menembakkan lebih daripada 10 juta denyutan laser di Mercury untuk membuat peta terperinci mengenai topografi planet ini - mengesahkan hasil radar dan pengukuran Spektrometer Neutron dari kawasan kutub Mercury. Gregory Neumann dari Pusat Penerbangan Goddard NASA, pengarang utama makalah kedua mengatakan bahawa pasukan menggunakan data topografi untuk mengembangkan model pencahayaan untuk kawah kutub utara Mercury, mendedahkan deposit gelap dan terang yang tidak teratur pada panjang gelombang inframerah dekat kutub utara Mercury.
"Kejutan sebenarnya adalah terdapat kawasan gelap di sekitar kawasan terang yang lebih luas daripada kawasan terang radar," kata Neumann pada taklimat Khamis. "Mereka adalah selimut yang melindungi volatil terang yang terletak di bawahnya."
Neumann mengatakan bahawa kesan komet atau asteroid yang kaya dengan volatil dapat memberikan deposit gelap dan terang, penemuan yang disahkan dalam makalah ketiga yang diketuai oleh David Paige dari University of California, Los Angeles.
Paige dan rakan-rakannya memberikan model terperinci pertama mengenai suhu permukaan dan dekat permukaan wilayah kutub utara Mercury yang menggunakan topografi permukaan Mercury sebenar yang diukur oleh MLA. Pengukuran "menunjukkan bahawa penyebaran spasial wilayah backscatter radar tinggi cocok dengan ramalan penyebaran ais air stabil termal," katanya.
Peta "permafrost" di Mercury menunjukkan kedalaman yang dikira di bawah permukaan di mana ais air diramalkan stabil. Kawasan kelabu adalah kawasan yang terlalu panas di semua kedalaman untuk ais air stabil. Kawasan berwarna cukup dingin agar ais bawah permukaan menjadi stabil, dan kawasan putih cukup permukaan es yang terdedah sejuk sehingga stabil. Hasil model termal meramalkan kehadiran ais air permukaan dan bawah permukaan di lokasi yang sama di mana ia diperhatikan oleh pemerhatian radar dan MLA berasaskan Bumi. Kredit: NASA / UCLA / Makmal Fizik Gunaan Universiti Johns Hopkins / Carnegie Institution of Washington
Menurut Paige, bahan gelap kemungkinan merupakan campuran sebatian organik kompleks yang dihantar ke Merkuri oleh kesan komet dan asteroid yang kaya dengan volatil, objek yang sama yang mungkin menghantar air ke planet paling dalam. Bahan organik mungkin semakin gelap oleh pendedahan kepada radiasi yang keras di permukaan Mercury, bahkan di kawasan yang dibayangi secara kekal.
Bahan penebat gelap ini adalah kisah baru dan menarik dari kisah Merkurius yang ingin dibongkar oleh MESSENGER, kata Salomo, dan menimbulkan persoalan mengenai jenis organik apa yang dapat dijumpai di sana. Solomon menambah bahawa Mercury sekarang boleh menjadi objek menarik bagi astrobiologi, tetapi mengatakan dengan tidak pasti bahawa tidak ada saintis yang berpendapat bahawa ada kehidupan di Mercury. Akan tetapi, hal ini dapat memberikan informasi tentang kenaikan organik di Bumi.
Selain itu, saintis mengatakan bahawa tidak ada kemungkinan air cair pada Merkuri, walaupun suhu di beberapa kawasan akan kondusif untuk air cair. Tetapi tanpa suasana di Mercury, air tidak akan bertahan lama. "Ia akan menjadi ais atau wap yang sangat cepat," kata Paige.
Skema orbit MESSENGER ini menggambarkan beberapa cabaran untuk memperoleh pemerhatian di wilayah kutub utara Mercury. Kredit: Makmal Fizik Gunaan Universiti NASA / Johns Hopkins / Carnegie Institution of Washington
Solomon mengatakan bahawa mendapatkan ukuran ini tidak mudah dan tidak cepat. "Walaupun pada garis lintang tertinggi yang dicapai oleh MESSENGER, kapal angkasa mesti melihat sudut miring untuk melihat kawasan kutub utara," katanya.
Semasa misi orbit utamanya, MESSENGER berada di orbit 12 jam dan berada di ketinggian antara 244 hingga 640 km di titik paling utara di lintasannya. Sejak April 2012, MESSENGER berada di orbit 8 jam, seperti yang ditunjukkan di atas, dan berada di ketinggian antara 311 dan 442 km di titik paling utara di lintasannya. Walaupun dari kelebihan lintang tinggi ini, simpanan kutub Mercury hanya memenuhi sebahagian kecil bidang pandangan banyak instrumen MESSENGER.
Tetapi di sebalik cabaran, kata Salomo, satu setengah tahun MESSENGER di orbit kini memberikan hasil yang jelas.
Sumber: MESSENGER, NASA
