La surface brûlante de Mercure semble être un endroit improbable pour trouver de la glace, mais la recherche au cours des trois dernières décennies a suggéré que l'eau est gelée sur le premier rocher du soleil, cachés sur les planchers des cratères qui sont en permanence à l'abri des rayons du soleil. Maintenant, une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université Brown suggère qu'il pourrait y avoir beaucoup plus de glace à la surface de Mercure qu'on ne le pensait auparavant.

L'étude, Publié dans Lettres de recherche géophysique , ajoute trois nouveaux membres à la liste des cratères près du pôle nord de Mercure qui semblent abriter d'importants dépôts de glace en surface. Mais en plus de ces gros gisements, la recherche montre également des preuves que des dépôts à plus petite échelle dispersés autour du pôle nord de Mercure, à la fois à l'intérieur des cratères et dans un terrain ombragé entre les cratères. Ces dépôts peuvent être petits, mais ils pourraient ajouter jusqu'à beaucoup plus de glace auparavant introuvable.

"L'hypothèse a été que la glace de surface sur Mercure existe principalement dans les grands cratères, mais nous montrons également des preuves de ces gisements à plus petite échelle, " a déclaré Ariel Deutsch, l'auteur principal de l'étude et un doctorat. candidat à Brown. "L'ajout de ces dépôts à petite échelle aux grands dépôts dans les cratères ajoute considérablement à l'inventaire de glace de surface sur Mercure."

L'idée que Mercure aurait pu geler l'eau est apparue dans les années 1990, lorsque des télescopes radar terrestres ont détecté des régions hautement réfléchissantes à l'intérieur de plusieurs cratères près des pôles de Mercure. L'axe de la planète n'a pas beaucoup d'inclinaison, donc ses pôles reçoivent peu de lumière directe du soleil, et les sols de certains cratères ne reçoivent aucune lumière directe du soleil. Sans atmosphère pour retenir la chaleur des surfaces environnantes, les températures dans ces ombres éternelles ont été calculées pour être suffisamment basses pour que la glace d'eau soit stable. Cela a soulevé la possibilité que ces régions "radar-lumineuses" pourraient être de la glace.

Cette idée a été renforcée après que la sonde MESSENGER de la NASA est entrée dans l'orbite de Mercure en 2011. Le vaisseau spatial a détecté des signaux de neutrons provenant du pôle nord de la planète qui correspondaient à la glace d'eau.

Pour cette nouvelle étude, Deutsch a travaillé avec Gregory Neumann du Goddard Space Flight Center de la NASA pour approfondir les données renvoyées par MESSENGER. Ils ont examiné spécifiquement les lectures de l'altimètre laser du vaisseau spatial. L'appareil est principalement utilisé pour cartographier l'altitude, mais il peut également être utilisé pour suivre la réflectance de surface.

Neumann, un spécialiste des instruments pour la mission MESSENGER, aidé à calibrer le signal de réflectance de l'altimètre, qui peut varier selon que la mesure est prise directement au-dessus ou à un angle oblique (appelé "hors-nadir"). Cet étalonnage a permis aux chercheurs de détecter des dépôts à haute réflectance compatibles avec la glace de surface dans trois grands cratères pour lesquels seules des détections hors nadir étaient disponibles.

L'ajout de ces cratères à l'inventaire de glace de Mercure est important. Deutsch estime la superficie totale des trois feuilles à environ 3, 400 kilomètres carrés—un peu plus grand que l'état de Rhode Island.

Mais un autre aspect majeur du travail est que les chercheurs ont également examiné les données de réflectance pour le terrain entourant ces trois grands cratères. Ce terrain n'est pas aussi brillant que les calottes glaciaires à l'intérieur des cratères, mais elle est nettement plus lumineuse que la surface moyenne de Mercure.

"Nous suggérons que cette signature de réflectance améliorée est entraînée par des plaques de glace à petite échelle qui sont réparties sur ce terrain, " a déclaré Deutsch. " La plupart de ces patchs sont trop petits pour être résolus individuellement avec l'instrument altimètre, mais collectivement, ils contribuent à la réflectance globale améliorée."

Pour rechercher des preuves supplémentaires de l'existence de ces gisements à plus petite échelle, les chercheurs ont examiné les données altimétriques à la recherche de zones plus petites que les grands dépôts basés sur les cratères, mais toujours assez grand pour résoudre avec l'altimètre. Ils en ont trouvé quatre, chacun avec des diamètres inférieurs à environ 5 kilomètres.

"Ces quatre étaient juste ceux que nous pouvions résoudre avec les instruments MESSENGER, " Deutsch a déclaré. "Nous pensons qu'il y a probablement beaucoup, beaucoup plus d'entre eux, allant d'un kilomètre à quelques centimètres."

Sachant que ces gisements à petite échelle existent, et qu'ils sont probablement la source de la surface légèrement plus brillante à l'extérieur des cratères, pourrait augmenter considérablement l'inventaire de glace sur Mercure. On pense que des dépôts de glace similaires à petite échelle existent sur les pôles de la Lune. Des modèles de recherche ont suggéré que la prise en compte de ces dépôts à petite échelle double à peu près la quantité d'immobilier lunaire qui pourrait abriter de la glace. Il pourrait en être de même sur Mercure, disent les chercheurs.

Comment cette glace polaire a pu trouver son chemin vers Mercure en premier lieu reste une question ouverte, dit Deutsch. L'hypothèse principale est qu'elle a été délivrée par des impacts de comètes riches en eau ou d'astéroïdes. Une autre idée est que l'hydrogène peut avoir été implanté dans la surface par le vent solaire, se combinant plus tard avec une source d'oxygène pour former de l'eau.

Jim Tête, Doctorat de Deutsch conseiller et co-auteur de la recherche, a déclaré que le travail ajoute une nouvelle perspective sur une question critique en science planétaire.

"L'une des principales choses que nous voulons comprendre est comment l'eau et d'autres substances volatiles sont distribuées à travers le système solaire interne, y compris la Terre, la Lune et nos voisins planétaires, " a déclaré Head. " Cette étude nous ouvre les yeux sur de nouveaux endroits pour rechercher des preuves de l'eau, et suggère qu'il y en a beaucoup plus sur Mercure que nous ne le pensions."