MESSENGER encontra novas evidências da presença de gelo de água nas regiões polares de Mercúrio

Em Março passado, cientistas da NASA divulgaram resultados obtidos durante a missão primária da MESSENGER que sugeriam a presença de depósitos de gelo de água e de outros materiais voláteis em crateras permanentemente sombrias nas regiões polares de Mercúrio, os mesmos locais onde haviam sido descobertas nos anos 90 superfícies com elevada reflectividade radar (ler mais aqui). Ontem foram publicados três artigos na revista Science onde são descritas novas evidências a suportar esta hipótese.

Mosaico do pólo norte de Mercúrio mostrando a localização dos depósitos com elevada reflectividade radar (a amarelo) e as regiões no interior das crateras que se encontram permanentemente escondidas da luz solar (a vermelho).
Crédito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington/National Astronomy and Ionosphere Center, Arecibo Observatory.

Num dos artigos, um grupo de cientistas liderado por David Lawrence do Laboratório de Física Aplicada da Universidade de Johns Hopkins analisou dados recolhidos pelo espectrómetro de neutrões da MESSENGER no pólo norte de Mercúrio. Aplicada ao mapeamento de neutrões emitidos pelas superfícies planetárias expostas à radiação cósmica, a espectrometria de neutrões permite inferir variações na concentração de diferentes elementos nessas superfícies. Os elementos mais leves como o hidrogénio absorvem com maior eficácia a energia dos neutrões, pelo que materiais com grandes concentrações desses elementos tendem a provocar um descrécimo acentuado no fluxo de neutrões mais energéticos: os neutrões rápidos e epitérmicos. De acordo com os autores deste artigo, o espectrómetro de neutrões da MESSENGER detectou uma quebra na emissão de neutrões rápidos e epitérmicos na região do pólo norte de Mercúrio correspondente à presença em alguns locais de uma camada subsuperficial rica em hidrogénio com algumas dezenas de centímetros de espessura, coberta por uma fina camada com 10 a 20 centímetros pobre nesse elemento. A concentração de hidrogénio na camada subsuperficial é consistente com a presença de gelo de água quase puro nestas regiões.

Ilustração mostrando o efeito do hidrogénio do gelo de água de uma cratera mercuriana nos neutrões mais energéticos.
CréditoNASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington.

Noutro artigo, os autores analisaram a reflectência dos pulsos de laser disparados pelo instrumento Mercury Laser Altimeter (MLA) sobre as regiões permanentemente sombrias nas crateras do pólo norte mercuriano, e obtiveram dados que corroboram as observações realizadas pelo espectrómetro de neutrões. De acordo com as medições obtidas pelo MLA, estas regiões estão preenchidas com materiais brilhantes com propriedades ópticas típicas do gelo de água. O altímetro da MESSENGER detectou ainda áreas cobertas com materiais com reflectência diminuída, que poderão corresponder a pequenas superfícies ricas em compostos orgânicos que, provavelmente, isolam camadas subsuperficiais de gelo da erosão térmica. Estas anomalias correlacionam-se espacialmente com as superfícies com elevada reflectividade radar mapeadas nos anos 90.

Mapa topográfico da região do pólo norte de Mercúrio criado com dados obtidos pelo instrumento MLA da MESSENGER. No centro da imagem encontra-se Prokofiev, uma profunda cratera com 110 km de diâmetro que contém uma vasta área permanentemente sombria.
Crédito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington.

No artigo de David Paige e colegas são apresentados os primeiros modelos detalhados da distribuição de temperaturas superficiais e subsuperficias na região do pólo norte de Mercúrio, baseados nos mais recentes dados topográficos obtidos pelo MLA. Estes novos modelos prevêm a estabilidade térmica do gelo de água nas regiões com elevada reflectividade radar, o que suporta as conclusões dos outros dois trabalhos.

Ilustração mostrando o provável mecanismo de formação dos depósitos de gelo de água e de outros compostos voláteis nas regiões permanentemente sombrias de Mercúrio. A – distribuição de temperaturas no interior de uma cratera polar. B- impacto de um cometa ou de um asteróide rico em compostos voláteis. C – Distribuição dos materiais voláteis sobre a cratera. D – Vaporização da água e de outros compostos voláteis nas áreas expostas à radiação solar. E – Configuração termicamente estável com concentração de compostos orgânicos nas zonas mais quentes das regiões permanentemente sombrias.
Crédito: NASA/UCLA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington.

Paige e colegas sugerem que os materiais com baixa reflectência mapeados pelo MLA são, provavelmente, moléculas orgânicas deixadas na superfície de Mercúrio pelo impacto de cometas e de asteróides ricos em compostos voláteis, os mesmos objectos que transportaram a água até aos planetas interiores do Sistema Solar. Nas regiões permanentemente sombrias das crateras dos pólos, esses compostos poderão ter sido concentrados em áreas onde o gelo de água é instável à superfície, criando um depósito rico em materiais orgânicos posteriormente enegrecidos por exposição ao ambiente espacial.