Kembali pada tahun 2012, para ilmuwan senang menemukan bahwa di daerah kutub Merkurius, sejumlah besar es air terdeteksi. Sementara keberadaan es air di wilayah yang teduh secara permanen ini telah menjadi subyek spekulasi selama sekitar 20 tahun, itu hanya setelah permukaan Merkurius, Lingkungan Luar Angkasa, Geokimia, dan wahana angkasa (MESSENGER) mempelajari wilayah kutub yang hal ini dikonfirmasi .
Berdasarkan data MESSENGER, diperkirakan bahwa Merkurius dapat memiliki antara 100 miliar hingga 1 triliun ton es air di kedua kutub, dan bahwa es tersebut dapat mencapai kedalaman 20 meter (65,5 kaki) di beberapa tempat. Namun, sebuah studi baru oleh tim peneliti dari Brown University menunjukkan bahwa mungkin ada tiga kawah besar tambahan dan banyak lagi yang lebih kecil di wilayah kutub utara yang juga mengandung es.
Penelitian yang berjudul "Bukti Baru untuk Es Air Permukaan dalam Perangkap Dingin Skala Kecil dan di Tiga Kawah Besar di Wilayah Merkuri Kutub Utara dari Altimeter Laser Merkuri", baru-baru ini diterbitkan di Surat Penelitian Geofisika. Dipimpin oleh Ariel Deutsch, seorang NASA ASTAR Fellow dan kandidat PhD di Brown University, tim mempertimbangkan bagaimana endapan skala kecil dapat secara dramatis meningkatkan jumlah keseluruhan es di Merkurius.
Meskipun merupakan planet terdekat dengan Matahari, dan mengalami suhu permukaan yang sangat panas di sisi yang menghadap Matahari, kemiringan aksial rendah Merkurius berarti bahwa wilayah kutubnya diarsir secara permanen dan mengalami suhu rata-rata sekitar 200 K (-73 ° C; -100 ° F). Gagasan bahwa es mungkin ada di wilayah ini berasal dari tahun 1990-an, ketika teleskop radar berbasis-Bumi mendeteksi titik-titik yang sangat reflektif di dalam kawah kutub.
Ini dikonfirmasi ketika pesawat ruang angkasa MESSENGER mendeteksi sinyal neutron dari kutub utara planet yang konsisten dengan es air. Sejak saat itu, sudah menjadi konsensus umum bahwa permukaan es Merkurius terbatas pada tujuh kawah besar. Tetapi seperti yang dijelaskan Ariel Deutsch dalam pernyataan pers Universitas Brown, dia dan timnya berusaha untuk melihat melampaui mereka:
“Asumsinya adalah bahwa permukaan es di Merkurius ada terutama di kawah besar, tetapi kami menunjukkan bukti untuk endapan skala kecil ini juga. Menambahkan deposit skala kecil ini ke deposit besar di dalam kawah menambah persediaan es permukaan secara signifikan di Merkurius. "
Demi penelitian baru ini, Deutsch bergabung dengan Gregory A. Neumann, seorang ilmuwan peneliti dari Goddard Space Flight Center NASA, dan James W. Head. Selain menjadi profesor Departemen Ilmu Bumi, Lingkungan, dan Planet di Brown, Head juga merupakan penyelidik untuk misi MESSENGER dan misi Lunar Reconnaissance Orbiter.
Bersama-sama, mereka memeriksa data dari instrumen MESSENGER's Mercury Laser Altimeter (MLA). Instrumen ini digunakan oleh MESSENGER untuk mengukur jarak antara pesawat ruang angkasa dan Merkurius, data yang dihasilkan kemudian digunakan untuk membuat peta topografi terperinci dari permukaan planet. Tetapi dalam kasus ini, MLA digunakan untuk mengukur reflektansi permukaan, yang mengindikasikan adanya es.
Sebagai spesialis instrumen dengan misi MESSENGER, Neumann bertanggung jawab untuk mengkalibrasi sinyal pantulan altimeter. Sinyal-sinyal ini dapat bervariasi berdasarkan pada apakah pengukuran diambil dari atas atau pada suatu sudut (yang terakhir disebut sebagai pembacaan "di luar nadir"). Berkat penyesuaian Neumann, para peneliti dapat mendeteksi endapan-pantulan tinggi di tiga kawah besar yang konsisten dengan es air.
Menurut perkiraan mereka, ketiga kawah ini bisa berisi lapisan es yang berukuran sekitar 3.400 kilometer persegi (1313 mi²). Selain itu, tim juga melihat medan di sekitar tiga kawah besar ini. Sementara area-area ini tidak se-reflektif lapisan es di dalam kawah, mereka lebih terang dari rata-rata permukaan reflektor Merkurius.
Selain itu, mereka juga melihat data altimeter untuk mencari bukti setoran skala kecil. Apa yang mereka temukan adalah empat kawah yang lebih kecil, masing-masing dengan diameter kurang dari 5 km (3 mil), yang juga lebih reflektif daripada permukaan. Dari sini, mereka menyimpulkan bahwa tidak hanya ada lebih banyak endapan es yang sebelumnya tidak ditemukan, tetapi kemungkinan banyak "perangkap dingin" yang lebih kecil di mana es bisa ada juga.
Di antara ketiga endapan besar yang baru ditemukan ini, dan apa yang bisa menjadi ratusan endapan yang lebih kecil, total volume es di Merkurius bisa jauh lebih banyak daripada yang kita duga sebelumnya. Seperti yang dikatakan Deutsch:
“Kami menyarankan bahwa tanda tangan pemantulan yang ditingkatkan ini didorong oleh bidang-bidang es berskala kecil yang tersebar di seluruh medan ini. Sebagian besar tambalan ini terlalu kecil untuk diselesaikan secara individual dengan instrumen altimeter, tetapi secara bersama-sama berkontribusi pada keseluruhan pemantulan yang ditingkatkan ... Keempat tambalan ini hanya yang dapat kami selesaikan dengan instrumen MESSENGER. Kami pikir mungkin ada banyak, lebih banyak lagi, dengan ukuran mulai dari satu kilometer hingga beberapa sentimeter. ”
Di masa lalu, penelitian tentang permukaan bulan juga mengkonfirmasi keberadaan es air di daerah kutubnya yang bersarang. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa di luar kawah yang lebih besar, "perangkap dingin" kecil juga bisa mengandung es. Menurut beberapa model, akuntansi untuk deposit yang lebih kecil ini dapat secara efektif menggandakan perkiraan jumlah total es di Bulan. Hal yang sama bisa berlaku untuk Merkurius.
Tetapi seperti yang ditunjukkan oleh Jim Head (yang juga menjabat sebagai penasehat Ph.D untuk penelitian ini), karya ini juga menambahkan pandangan baru terhadap pertanyaan kritis dari mana air di Tata Surya berasal. "Salah satu hal utama yang ingin kita pahami adalah bagaimana air dan volatil lainnya didistribusikan melalui Tata Surya bagian dalam — termasuk Bumi, Bulan dan planet tetangga kita," katanya. "Penelitian ini membuka mata kita ke tempat-tempat baru untuk mencari bukti air, dan menyarankan ada jauh lebih banyak pada Merkurius daripada yang kita duga."
Selain menunjukkan Tata Surya mungkin lebih berair dari yang diduga sebelumnya, keberadaan es yang melimpah di Merkurius dan Bulan telah mendukung proposal untuk membangun pos-pos di badan-badan ini. Pos-pos ini dapat mengubah endapan air es lokal menjadi bahan bakar hidrazin, yang secara drastis akan mengurangi biaya pemasangan misi jarak jauh di seluruh Tata Surya.
Di sisi yang kurang spekulatif, penelitian ini juga menawarkan wawasan baru tentang bagaimana Tata Surya terbentuk dan berevolusi. Jika air jauh lebih banyak hari ini daripada yang kita ketahui, itu akan menunjukkan bahwa lebih banyak yang hadir selama zaman awal pembentukan planet, mungkin ketika itu didistribusikan ke seluruh Tata Surya oleh asteroid dan komet.
