Меркурий — ближайшая к Солнцу планета, где днем температура поднимается до 430°C, а атмосфера отсутствует (есть лишь тончайший экзосфера). Однако постоянно затененных кратерах у полюсов Меркурия обнаружен водяной лед мощностью в несколько метров. Откуда он там взялся? Новое моделирование, опубликованное в научном журнале Journal of Geophysical Research: Planets, предлагает ответ: лед был доставлен всего за один меркурианский день (176 земных суток) в результате удара крупного тела — возможно, более крупного и медленного, чем считалось ранее.
Предполагаемый виновник — объект, который оставил на поверхности Меркурия кратер Хокусай диаметром 97 километров. Предыдущие оценки предполагали комету или астероид диаметром около 17 км, летящий со скоростью 30 км/с. Ученые из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса и Техасского университета в США провели компьютерное моделирование этого удара, впервые полностью воссоздав процесс. Они сравнили два сценария: в одном вода выбрасывалась в разреженную экзосферу, в другом — в плотную временную атмосферу, созданную самим ударом.
Результаты оказались показательны. В сценарии с плотной ударной атмосферой эффект «атмосферного самозащиты» резко снизил потери воды от фотолиза (разрушения молекул ультрафиолетом). Если в разрежённом сценарии за один день фотолиз уничтожал ~96% водяного пара, то в плотной атмосфере — лишь ~46%. В итоге в полярные холодные ловушки попало 22,4% от не улетевшей в космос воды (против 3,4% в разреженном сценарии). Общая масса доставленного льда составила около 2,3 × 10¹³ кг (23 млрд тонн), что соответствует нижним оценкам наблюдаемого количества полярного льда.
Однако тут возникло противоречие. Модель показала, что толщина образовавшегося льда не превышает десятков сантиметров (максимум 37 см). Но радарные наблюдения фиксируют лед толщиной в несколько метров. Ученые делают вывод: либо одного удара недостаточно (лед накапливался от нескольких событий), либо параметры ударника были иными.
«Если единственное столкновение действительно доставило основную массу полярной воды, то, возможно, потребуется более медленный ударник, чем смоделированный здесь, большего размера, — пишут авторы. — Более медленный ударник оставил бы более толстые отложения льда». Скорость имеет значение: более медленное тело создает менее энергичный удар, больше воды остается в гравитационной ловушке планеты и меньше улетает в космос.
Исследование имеет ограничения: моделировалась только вода, без других летучих веществ, и не учитывались долговременные процессы (космическое выветривание, бомбардировка микрометеоритами), которые могут менять толщину и состав льда за миллионы лет. Тем не менее, работа дает четкие предсказания для будущих миссий. Европейско-японский зонд BepiColombo, который выйдет на орбиту Меркурия в начале 2026 года, сможет измерить реальную толщину и распределение полярного льда, проверив, какой из сценариев ближе к истине.
Ранее Наука Mail рассказывала, как Меркурий смог удивить ученых своим эволюционным прошлым.
