Gambar radar dari wilayah kutub utara Merkurius ditampilkan di atas mosaik gambar MESSENGER dari area yang sama. Kredit: Laboratorium Fisika Terapan Universitas NASA / Johns Hopkins / Lembaga Carnegie Washington / Pusat Astronomi dan Ionosfer Nasional, Observatorium Arecibo
Lebih dari 20 tahun yang lalu, bahan-bahan terang radar terlihat di wilayah kutub utara Merkurius, dan sejak itu para ilmuwan telah mendalilkan bahwa es air bisa bersembunyi di sana di daerah-daerah yang dibayangi secara permanen. Data terbaru dari pesawat ruang angkasa MESSENGER - yang sekarang mengorbit planet yang paling dekat dengan Matahari - menegaskan bahwa Merkurius memang menyimpan es air dan juga bahan organik di dalam kawah yang dibayangi secara permanen di kutub utara. Para ilmuwan hari ini mengatakan bahwa Merkurius dapat menampung antara 100 miliar hingga 1 triliun ton es air di kedua kutub, dan es tersebut dapat mencapai kedalaman 20 meter. Selain itu, bahan gelap yang menarik yang menutupi es bisa menampung volatile lain seperti organik.
Tim MESSENGER menerbitkan tiga makalah minggu ini dalam jurnal Science, yang menyajikan tiga baris bukti baru bahwa es air mendominasi komponen di dalam kawah di kutub utara Merkurius.
"Es air melewati tiga tes yang menantang dan kami tahu tidak ada senyawa lain yang cocok dengan karakteristik yang telah kami ukur dengan pesawat ruang angkasa MESSENGER," kata Kepala Penyelidik MESSENGER Sean Solomon pada briefing hari ini. "Temuan ini mengungkapkan bab yang sangat penting dari kisah tentang bagaimana air es telah dikirim ke planet bagian dalam oleh komet dan asteroid yang kaya air dari waktu ke waktu."
MESSENGER tiba di Mercury tahun lalu dan data dari spektrometer neutron dan altimeter laser pesawat ruang angkasa digunakan untuk melakukan pengamatan di kutub utara planet.
Lapisan es air setebal beberapa meter diilustrasikan dalam warna putih. Atom hidrogen yang melimpah di dalam es menghentikan neutron untuk melarikan diri ke ruang angkasa. Tanda tangan konsentrasi hidrogen yang ditingkatkan (dan, dengan kesimpulan, es air) adalah penurunan tingkat deteksi neutron dari planet MESSENGER. Kredit: Laboratorium Fisika Terapan NASA / Johns Hopkins University / Carnegie Institution of Washington
Spektroskopi neutron mengukur konsentrasi hidrogen rata-rata di dalam wilayah terang radar Merkurius, dan para ilmuwan dapat memperoleh konsentrasi es air dari pengukuran hidrogen.
"Data neutron menunjukkan bahwa deposit kutub yang sangat terang dari radar Merkurius mengandung, rata-rata, lapisan yang kaya hidrogen lebih dari puluhan sentimeter di bawah lapisan surficial setebal 10 hingga 20 sentimeter yang kurang kaya hidrogen," kata David Lawrence, seorang MESSENGER Berpartisipasi Ilmuwan yang berbasis di Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins dan penulis utama salah satu makalah. "Lapisan terkubur memiliki kandungan hidrogen yang konsisten dengan es air yang hampir murni."
Gambar ini menunjukkan sinar matahari yang mencapai lantai dan tepi kawah Prokofiev. Bagian yang menghadap ke utara dari pelek dan bagian dalam tetap dalam bayangan abadi, seperti yang dilakukan oleh banyak kawah lainnya. Klik pada gambar menonton film yang mensimulasikan sekitar setengah dari hari matahari Merkurius (176 hari Bumi) dan menggunakan model medan digital yang berasal dari pengukuran MLA. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA / Institut Teknologi Massachusetts / Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins / Carnegie Institution of Washington.
Data dari Mercury Laser Altimeter (MLA) dari MESSENGER - yang telah menembakkan lebih dari 10 juta pulsa laser ke Merkurius untuk membuat peta terperinci dari topografi planet ini - menguatkan hasil radar dan pengukuran Spektrometer Neutron di wilayah kutub Merkurius. Gregory Neumann dari NASA Goddard Flight Center, penulis utama makalah kedua mengatakan tim menggunakan data topografi untuk mengembangkan model iluminasi untuk kawah kutub utara Merkurius, mengungkapkan endapan gelap dan cerah yang tidak beraturan pada panjang gelombang inframerah dekat dekat kutub utara Merkurius.
"Kejutan sebenarnya adalah bahwa ada area gelap di sekitar area terang yang lebih luas daripada area terang radar," kata Neumann pada briefing hari Kamis. "Mereka adalah selimut yang melindungi volatile terang yang ada di bawahnya."
Neumann mengatakan bahwa dampak dari komet atau asteroid yang kaya volatile dapat memberikan endapan yang gelap dan cerah, sebuah temuan yang dikuatkan dalam makalah ketiga yang dipimpin oleh David Paige dari University of California, Los Angeles.
Paige dan rekan-rekannya memberikan model rinci pertama tentang suhu permukaan dan dekat permukaan dari wilayah kutub utara Merkurius yang menggunakan topografi aktual permukaan Merkurius yang diukur oleh MLA. Pengukuran "menunjukkan bahwa distribusi spasial daerah-daerah dengan tingkat radar tinggi cocok dengan perkiraan distribusi es air yang stabil secara termal," katanya.
Peta "permafrost" pada Merkurius menunjukkan kedalaman yang dihitung di bawah permukaan di mana es air diprediksi akan stabil secara termal. Daerah abu-abu adalah daerah yang terlalu hangat di semua kedalaman untuk es air yang stabil. Daerah berwarna cukup dingin untuk es di bawah permukaan menjadi stabil, dan daerah putih cukup dingin permukaan es menjadi stabil. Hasil model termal memprediksi keberadaan es air permukaan dan bawah permukaan di lokasi yang sama di mana mereka diamati oleh radar berbasis Bumi dan pengamatan MLA. Kredit: NASA / UCLA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington
Menurut Paige, bahan gelap itu kemungkinan adalah campuran senyawa organik kompleks yang dikirim ke Merkurius oleh dampak komet dan asteroid yang kaya volatile, benda yang sama yang kemungkinan mengantarkan air ke planet terdalam. Bahan organik mungkin telah digelapkan lebih jauh oleh paparan radiasi keras di permukaan Merkurius, bahkan di daerah yang dibayangi secara permanen.
Materi isolasi gelap ini adalah bagian baru dan menarik dari kisah Merkurius yang sedang diurai MESSENGER, kata Solomon, dan menimbulkan pertanyaan tentang apa jenis organik yang dapat ditemukan di sana. Solomon menambahkan bahwa Merkurius sekarang dapat menjadi objek yang menarik bagi astrobiologi, tetapi mengatakan dengan tegas bahwa tidak ada ilmuwan yang berpikir ada kehidupan di Merkurius. Ini bisa, bagaimanapun, memberikan informasi tentang kebangkitan organik di Bumi.
Selain itu, para ilmuwan mengatakan tidak ada kemungkinan air cair pada Merkurius, meskipun suhu di beberapa daerah akan kondusif bagi air cair. Tetapi tanpa atmosfer di Merkurius, air tidak akan bertahan lama. "Itu akan menjadi es atau uap yang sangat cepat," kata Paige.
Skema orbit MESSENGER ini menggambarkan beberapa tantangan untuk mendapatkan pengamatan wilayah kutub utara Merkurius. Kredit: Laboratorium Fisika Terapan NASA / Johns Hopkins University / Carnegie Institution of Washington
Solomon mengatakan bahwa memperoleh pengukuran ini tidak mudah dan tidak cepat. "Bahkan pada garis lintang tertinggi yang dicapai oleh MESSENGER, pesawat ruang angkasa harus melihat sudut miring untuk melihat daerah kutub utara," katanya.
Selama misi orbital utamanya, MESSENGER berada di orbit 12 jam dan berada di ketinggian antara 244 dan 640 km di titik paling utara di lintasannya. Sejak April 2012, MESSENGER telah berada dalam orbit 8 jam, ditunjukkan di atas, dan telah berada di ketinggian antara 311 dan 442 km di titik paling utara dalam lintasannya. Bahkan dari pemandangan lintang tinggi ini, endapan kutub Merkurius hanya mengisi sebagian kecil dari bidang pandang banyak instrumen MESSENGER.
Tetapi meskipun ada tantangan, kata Solomon, satu setengah tahun MESSENGER di orbit kini telah menghasilkan hasil yang jelas.
Sumber: MESSENGER, NASA
