Astronomía

¿Cómo hizo Arecibo imágenes de radar del hielo en los polos de Mercurio?

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actualizar: Todavía no he podido poner mis manos en el Ícaro papel vinculado a continuación (probaré otras bibliotecas) pero estas son más nuevas y ¡Bastante interesante!:


¿Cómo hizo Arecibo imágenes de radar del hielo en los polos de Mercurio?

  1. ¿Cómo fueron geométricamente posibles las observaciones de los polos de Mercurio desde la Tierra?
  2. ¿Cómo fue posible obtener "imágenes de alta resolución (1,5 km)" desde la Tierra?
  3. ¿Cómo se identificó e imaginó el hielo?

Del Capítulo 6; Astronomía de radar planetario en Una estrategia para la teledetección activa en medio de una mayor demanda de espectro de radio (2015):

Las observaciones de radar desde la Tierra continúan proporcionando nueva información sobre los planetas terrestres y la Luna a pesar de los numerosos sobrevuelos, orbitadores y módulos de aterrizaje de naves espaciales. Las propiedades únicas de retrodispersión por radar del hielo de agua llevaron al descubrimiento por radar terrestre de depósitos de hielo en las porciones permanentemente sombreadas de los cráteres de impacto en los polos de Mercurio. Las imágenes de radar de alta resolución (1,5 km) de estos depósitos han mapeado su distribución con alta precisión.9 (Figura 6.9).

9Imágenes de radar del supuesto hielo polar de Mercurio: resultados de Arecibo 1999-2005 Icarus, 211, (1) enero de 2011, págs. 37-50

FIGURA 6.9 Imagen de radar de Arecibo de la distribución de los depósitos de hielo en el polo norte de Mercurio (amarillo), superpuesta a un mosaico de imágenes del orbitador Messenger que muestra la coincidencia de los depósitos de hielo con las porciones sombreadas de los cráteres de impacto. FUENTE: NASA / Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins / Institución Carnegie de Washington.


MESSENGER encuentra nueva evidencia de hielo de agua y material orgánico en los polos de Mercurio

Una imagen de radar de la región polar norte de Mercurio adquirida por el Observatorio de Arecibo. Las áreas amarillas indican regiones de alta reflectividad de radar. Desde su descubrimiento en 1992, se ha planteado la hipótesis de que estos depósitos polares consisten en hielo de agua atrapado en áreas permanentemente sombreadas cerca del polo norte y sur de Mercurio, pero también se han sugerido otras explicaciones para los depósitos polares. Proyección estereográfica polar. Tomado de J. K. Harmon et al., Icarus, 211, 37–50 (2011). Crédito de la imagen: Centro Nacional de Astronomía e Ionosfera, Observatorio de Arecibo

(Phys.org) —Las nuevas observaciones de la nave espacial MESSENGER brindan un apoyo convincente para la hipótesis de larga data de que Mercurio alberga abundante hielo de agua y otros materiales volátiles congelados en sus cráteres polares permanentemente sombreados.

Tres líneas independientes de evidencia apoyan esta conclusión: las primeras mediciones de exceso de hidrógeno en el polo norte de Mercurio con el espectrómetro de neutrones de MESSENGER, las primeras mediciones de la reflectancia de los depósitos polares de Mercurio en longitudes de onda del infrarrojo cercano con el altímetro láser de mercurio (MLA) y el primeros modelos detallados de las temperaturas superficiales y cercanas a la superficie de las regiones polares del norte de Mercurio que utilizan la topografía real de la superficie de Mercurio medida por el MLA. Estos hallazgos se presentan en tres artículos publicados en línea hoy en Science Express.

Dada su proximidad al Sol, Mercurio parece ser un lugar poco probable para encontrar hielo. Pero la inclinación del eje de rotación de Mercurio es casi cero, menos de un grado, por lo que hay bolsas en los polos del planeta que nunca ven la luz del sol. Los científicos sugirieron hace décadas que podría haber hielo de agua y otros volátiles congelados atrapados en los polos de Mercurio.

La idea recibió un impulso en 1991, cuando el radiotelescopio de Arecibo en Puerto Rico detectó parches inusualmente brillantes de radar en los polos de Mercurio, puntos que reflejaban ondas de radio de la manera que uno esperaría si hubiera hielo de agua. Muchos de estos parches correspondían a la ubicación de grandes cráteres de impacto mapeados por la nave espacial Mariner 10 en la década de 1970. Pero debido a que Mariner vio menos del 50 por ciento del planeta, los científicos planetarios carecían de un diagrama completo de los polos para comparar con las imágenes.

La llegada de MESSENGER a Mercury el año pasado cambió eso. Imágenes del sistema de imagen dual Mercury de la nave espacial tomadas en 2011 y principios de este año confirmaron que las características brillantes del radar en los polos norte y sur de Mercurio se encuentran dentro de regiones sombreadas en la superficie de Mercurio, hallazgos que son consistentes con la hipótesis del hielo de agua.

La imagen tradicional de la región polar norte de Mercurio de la Imagen 2.1 se muestra superpuesta en un mosaico de imágenes MESSENGER de la misma área. Todos los depósitos polares más grandes se encuentran en el suelo o las paredes de los cráteres de impacto. Se observa que los depósitos más alejados del polo se concentran en los lados de los cráteres que miran al norte. Actualizado de N. L. Chabot et al., Journal of Geophysical Research, 117, doi: 10.1029 / 2012JE004172 (2012). Crédito: NASA / Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins / Institución Carnegie de Washington / Centro Nacional de Astronomía e Ionosfera, Observatorio de Arecibo

Ahora, los datos más recientes de MESSENGER indican claramente que el hielo de agua es el componente principal de los depósitos del polo norte de Mercurio, que el hielo está expuesto en la superficie en el más frío de esos depósitos, pero que el hielo está enterrado debajo de un material inusualmente oscuro en la mayor parte de la superficie. depósitos, áreas donde las temperaturas son demasiado cálidas para que el hielo sea estable en la superficie misma.

MESSENGER usa espectroscopía de neutrones para medir las concentraciones promedio de hidrógeno dentro de las regiones brillantes de radar de Mercurio. Las concentraciones de hielo de agua se derivan de las mediciones de hidrógeno. "Los datos de neutrones indican que los depósitos polares brillantes de radar de Mercurio contienen, en promedio, una capa rica en hidrógeno de más de decenas de centímetros de espesor debajo de una capa superficial de 10 a 20 centímetros de espesor que es menos rica en hidrógeno", escribe David Lawrence, un MESSENGER Científico participante del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins y autor principal de uno de los artículos. "La capa enterrada tiene un contenido de hidrógeno consistente con agua helada casi pura".

Los datos del altímetro láser de mercurio (MLA) de MESSENGER, que ha disparado más de 10 millones de pulsos láser a Mercurio para hacer mapas detallados de la topografía del planeta, corroboran los resultados del radar y las mediciones del espectrómetro de neutrones de la región polar de Mercurio, escribe Gregory Neumann del Goddard de la NASA. Centro de vuelo espacial. En un segundo artículo, Neumann y sus colegas informan que las primeras mediciones de MLA de las regiones del polo norte sombreadas revelan depósitos irregulares oscuros y brillantes en la longitud de onda del infrarrojo cercano cerca del polo norte de Mercurio.

En rojo se muestran las áreas de la región del polo norte de Mercurio que están en sombras en todas las imágenes adquiridas por MESSENGER hasta la fecha. La cobertura de la imagen y el mapeo de las sombras están incompletos cerca del polo. Los depósitos polares fotografiados por el radar terrestre están en amarillo (de la Imagen 2.1), y la imagen de fondo es el mosaico de imágenes de MESSENGER de la Imagen 2.2. Esta comparación indica que todos los depósitos polares captados por los radares terrestres están ubicados en áreas de sombra persistente según lo documentado por las imágenes de MESSENGER. Actualizado de N. L. Chabot et al., Journal of Geophysical Research, 117, doi: 10.1029 / 2012JE004172 (2012). Crédito: NASA / Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins / Institución Carnegie de Washington / Centro Nacional de Astronomía e Ionosfera, Observatorio de Arecibo

"Estas anomalías de reflectancia se concentran en las laderas que miran hacia los polos y se colocan espacialmente con áreas de alta retrodispersión de radar que se postula que son el resultado del hielo de agua cerca de la superficie", escribe Neumann. "La correlación de la reflectancia observada con las temperaturas modeladas indica que las regiones ópticamente brillantes son consistentes con el hielo de agua superficial".

El MLA también registró manchas oscuras con reflectancia disminuida, consistente con la teoría de que el hielo en esas áreas está cubierto por una capa de aislamiento térmico. Neumann sugiere que los impactos de cometas o asteroides ricos en volátiles podrían haber proporcionado depósitos oscuros y brillantes, un hallazgo corroborado en un tercer artículo dirigido por David Paige de la Universidad de California en Los Ángeles.

Paige y sus colegas proporcionaron los primeros modelos detallados de las temperaturas superficiales y cercanas a la superficie de las regiones polares del norte de Mercurio que utilizan la topografía real de la superficie de Mercurio medida por el MLA. Las mediciones "muestran que la distribución espacial de las regiones de alta retrodispersión de radar coincide con la distribución prevista del hielo de agua térmicamente estable", escribe.

Según Paige, el material oscuro es probablemente una mezcla de compuestos orgánicos complejos entregados a Mercurio por los impactos de cometas y asteroides ricos en volátiles, los mismos objetos que probablemente llevaron agua al planeta más interno. exposición a la fuerte radiación en la superficie de Mercurio, incluso en áreas permanentemente sombreadas.

Este material aislante oscuro es una nueva arruga en la historia, dice Sean Solomon del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, investigador principal de la misión MESSENGER. "Durante más de 20 años, el jurado ha estado deliberando sobre si el planeta más cercano al Sol alberga abundante hielo de agua en sus regiones polares permanentemente sombreadas. MESSENGER ahora ha emitido un veredicto afirmativo unánime".

"Pero las nuevas observaciones también han planteado nuevas preguntas", agrega Solomon. "¿Los materiales oscuros en los depósitos polares consisten principalmente en compuestos orgánicos? ¿Qué tipo de reacciones químicas ha experimentado ese material? ¿Hay alguna región en o dentro de Mercurio que pueda tener tanto agua líquida como compuestos orgánicos? Solo con la exploración continua de Mercurio podemos esperar avanzar en estas nuevas cuestiones ".


Aquí están 10 de los logros más geniales de Arecibo

Desde 1963, este gigantesco radiotelescopio de Puerto Rico ha observado de todo, desde rocas espaciales que pasan zumbando junto a la Tierra hasta misteriosas explosiones de ondas de radio de galaxias distantes. Pero el 1 de diciembre, la plataforma de 900 toneladas métricas de instrumentos científicos sobre el plato se derrumbó, demoliendo el telescopio y marcando el final de los días de observación de Arecibo.

Arecibo ha hecho demasiados descubrimientos para incluirlos en una lista de los 10 principales, por lo que algunos de sus mayores éxitos no pasaron el corte, como una extraña clase de estrellas que parecen encenderse y apagarse (SN: 6/1/17) e ingredientes para la vida en una galaxia distante. Pero en honor a los 57 años de mandato de Arecibo como uno de los principales observatorios del mundo, aquí hay 10 de los logros más geniales del telescopio, presentados en un orden de frialdad aproximadamente inverso.

10. Reloj del pulsar de la Nebulosa del Cangrejo

Los astrónomos pensaron originalmente que las estrellas aparentemente parpadeantes llamadas púlsares, descubiertas en 1967, podrían ser estrellas enanas blancas pulsantes (SN: 27/4/68). Pero en 1968, Arecibo vio el púlsar en el centro de la Nebulosa del Cangrejo parpadeando cada 33 milisegundos, más rápido de lo que pueden pulsar las enanas blancas. (SN: 7/12/68). Ese descubrimiento fortaleció la idea de que los púlsares son en realidad estrellas de neutrones que giran rápidamente, cadáveres estelares que barren rayos de ondas de radio en el espacio como faros celestiales (SN: 1/3/20).

Las observaciones de Arecibo de la frecuencia de los destellos de radio del púlsar en el centro de la Nebulosa del Cangrejo (estrella roja en el medio) respaldaron la idea de que los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente. Óptica: NASA, HST, ASU, J. Hester et al. Rayos X: NASA, CXC, ASU, J. Hester et al.

9. Púlsares renacidos

En 1982, Arecibo registró un púlsar, denominado PSR 1937 + 21, que parpadeaba cada 1,6 milisegundos, desbancando a la estrella de neutrones de la Nebulosa del Cangrejo como el púlsar más rápido conocido (SN: 4/12/82). Ese hallazgo fue desconcertante al principio porque PSR 1937 + 21 es más antiguo que el púlsar de la Nebulosa del Cangrejo, y se pensaba que los púlsares rotaban más lentamente con la edad.

Entonces, los astrónomos se dieron cuenta de que los viejos púlsares pueden "girar" al desviar masa de una estrella compañera y destellar cada uno a 10 milisegundos. El proyecto NANOGrav ahora usa balizas de radio de fuego rápido como relojes cósmicos extremadamente precisos para buscar las ondas en el espacio-tiempo conocidas como ondas gravitacionales (SN: 2/11/16).

Los púlsares suelen rotar más lentamente a medida que envejecen. Pero los datos de Arecibo mostraron que los púlsares pueden "girar" para girar cientos de veces por segundo al desviar material de una estrella vecina (como se ve en el púlsar de impresión de este artista en azul). ESA, Francesco Ferraro / Observatorio Astronómico de Bolonia

8. Hielo en Mercurio

Mercurio parece un lugar poco probable para encontrar agua helada porque el planeta está muy cerca del sol. Pero las observaciones de Arecibo a principios de la década de 1990 insinuaron que el hielo acechaba en cráteres permanentemente sombreados en los polos de Mercurio (SN: 9/11/91). La nave espacial MESSENGER de la NASA confirmó más tarde esas observaciones (SN: 30/11/12). Encontrar hielo en Mercurio planteó la cuestión de si el hielo también podría existir en los cráteres sombreados de la luna, y las observaciones recientes de la nave espacial indican que sí (SN: 9/5/16).

Imágenes de Mercurio tomadas por la nave espacial MESSENGER de la NASA en 2011 y 2012 confirmaron que indicios de hielo de agua (amarillo) visto en el planeta por Arecibo residen en regiones sombrías en los polos de Mercurio (polo norte, se muestran dos cráteres etiquetados). NASA, JHUAPL, Carnegie Institution de Washington, Observatorio de Arecibo

7. Revelando Venus

Venus está envuelto en una gruesa capa de nubes, pero los rayos del radar de Arecibo podrían atravesar esa neblina y rebotar en la superficie rocosa del planeta, lo que permite a los investigadores trazar un mapa del terreno. En la década de 1970, la visión por radar de Arecibo obtuvo las primeras vistas a gran escala de la superficie de Venus (SN: 3/11/79). Sus imágenes de radar revelaron evidencia de actividad tectónica y volcánica pasada en el planeta, como crestas y valles (SN: 22/4/89) y antiguos flujos de lava (SN: 18/9/76).

Arecibo proporcionó esta primera vista de la superficie de Venus usando un radar en 1971. D.B. Universidad Campbell / Cornell

Los avances tecnológicos han permitido a Arecibo obtener vistas más nítidas de Venus. Esta imagen de 2015 muestra el hemisferio norte del planeta. Institución Smithsonian, NASA GFSC, Observatorio de Arecibo, NAIC

6. La revolución de Mercurio

En 1965, las mediciones del radar de Arecibo revelaron que Mercurio gira sobre su eje una vez cada 59 días, en lugar de cada 88 días (SN: 1/5/65). Esa observación aclaró un antiguo misterio sobre la temperatura del planeta. Si Mercurio hubiera girado sobre su eje una vez cada 88 días, como se pensaba anteriormente, entonces el mismo lado del planeta siempre estaría frente al sol. Eso se debe a que el planeta también tarda 88 días en completar una órbita alrededor del sol.

Como resultado, ese lado estaría mucho más caliente que el lado oscuro del planeta. La rotación de 59 días coincidió mejor con la observación de que la temperatura de Mercurio es bastante uniforme en toda su superficie.

Las primeras observaciones de radar de Arecibo midieron la tasa de rotación de 59 días de Mercurio (que se muestra en esta imagen en falso color de los datos de la nave espacial MESSENGER, que resalta las características químicas y mineralógicas de la superficie del planeta). NASA, JHUAPL, Carnegie Institution de Washington

5. Cartografía de asteroides

Arecibo ha catalogado las características de muchos asteroides cercanos a la Tierra (SN: 7/5/10). En 1989, el observatorio creó una imagen de radar del asteroide 4769 Castalia, revelando la primera roca de dos lóbulos conocida en el sistema solar (SN: 25/11/89). Arecibo ha encontrado desde entonces rocas espaciales orbitando entre sí en pares (SN: 29/10/03) y tríos (SN: 17/7/08).

Otros hallazgos extraños han incluido una roca espacial cuyas sombras hacían que Arecibo pareciera una calavera, y un asteroide con la forma improbable de un hueso de perro (SN: 24/7/01). Comprender las características y el movimiento de los asteroides cercanos a la Tierra ayuda a determinar cuáles podrían representar un peligro para la Tierra y cómo podrían desviarse de manera segura.

Las imágenes de radar de Arecibo en 2000 revelaron la extraña forma de hueso de perro de un asteroide llamado 216 Kleopatra (mostrado desde múltiples ángulos). WSU, NAIC, JPL / NASA

4. Llamar a E.T.

El Observatorio de Arecibo transmitió el primer mensaje de radio destinado a una audiencia extraterrestre en noviembre de 1974 (SN: 23/11/74). Ese famoso mensaje fue la señal más poderosa jamás enviada desde la Tierra, destinada en parte a demostrar las capacidades del nuevo transmisor de radio de alta potencia del observatorio.

El mensaje, transmitido hacia un cúmulo de unas 300.000 estrellas a unos 25.000 años luz de distancia, constaba de 1.679 bits de información. Esa cadena de código binario detallaba las fórmulas químicas de los componentes del ADN, un boceto de un ser humano, un esquema del sistema solar y otros datos científicos.

Arne Nordmann (norro) (CC BY-SA 3.0)

¿Alguien ahí?

El primer mensaje de radio destinado a una audiencia extraterrestre (ilustrado a la izquierda) fue transmitido al espacio en código binario por Arecibo en 1974. El mensaje codificaba información sobre los ingredientes del ADN (verde) y su forma de doble hélice (azul), un esquema de la sistema solar (amarillo) y otros datos sobre la vida en la Tierra.

3. Explosiones de radio repetidas

Las ráfagas de radio rápidas, o FRB, son explosiones breves y brillantes de ondas de radio con orígenes desconocidos. El primer FRB que se sabe que emitió múltiples ráfagas fue el FRB 121102, que Arecibo vio por primera vez en 2012 y nuevamente en 2015 (SN: 2/3/16). Encontrar un FRB repetido descartó la posibilidad de que estas explosiones fueran generadas por eventos cataclísmicos únicos, como colisiones estelares. Y debido a que FRB 121102 siguió recurriendo, los astrónomos pudieron rastrearlo hasta su hogar: una galaxia enana a unos 2.500 millones de años luz de distancia (SN: 1/4/17). Esto confirmó la sospecha de una década de que los FRB provienen de más allá de la Vía Láctea.

Una fuente repetida de ondas de radio descubierta por Arecibo (imagen de radio, izquierda) fue la primera ráfaga de radio rápida rastreada hasta su galaxia de origen. El estallido se originó en una galaxia enana a unos 2.500 millones de años luz de distancia (imagen de luz visible, derecha). H. Falcke /Naturaleza 2017

2. Haciendo olas

Las ondas gravitacionales se detectaron directamente por primera vez en 2015 (SN: 2/11/16), pero los astrónomos vieron la primera evidencia indirecta de ondas en el espacio-tiempo hace décadas. Esa evidencia provino del primer púlsar encontrado orbitando a otra estrella, PSR 1913 + 16, avistado por primera vez por Arecibo en 1974 (SN: 19/10/74).

Al rastrear el tiempo de llegada de las ráfagas de radio de ese púlsar durante varios años, los astrónomos pudieron trazar un mapa de su órbita y encontraron que PSR 1913 + 16 estaba girando en espiral hacia su compañero. A medida que las órbitas de las dos estrellas se contraen, el sistema binario pierde energía a la velocidad que se esperaría si estuvieran generando ondas gravitacionales (SN: 24/02/79). Esta observación indirecta de ondas gravitacionales ganó el Premio Nobel de Física de 1993 (SN: 23/10/93).

El primer púlsar encontrado orbitando otra estrella, avistado por Arecibo en 1974, proporcionó evidencia indirecta de la existencia de ondas en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales (ilustrado). ESO, L. Calçada

1. Planetas Pulsar

Los primeros planetas descubiertos alrededor de otra estrella fueron tres pequeños mundos rocosos que orbitaban el púlsar PSR B1257 + 12 (SN: 11/1/92). El hallazgo fue algo fortuito. En 1990, Arecibo estaba siendo reparado, por lo que se quedó atascado mirando fijamente a un punto del cielo. Durante sus observaciones, la rotación de la Tierra barrió el PSR B1257 + 12 a través del campo de visión del telescopio. Pequeñas fluctuaciones en el tiempo de llegada de las ráfagas de radio del púlsar indicaron que la estrella se tambaleaba como resultado del tirón gravitacional de planetas invisibles (SN: 05/03/94).

Desde entonces, se han descubierto miles de exoplanetas orbitando otras estrellas, incluidas estrellas similares al sol (SN: 8/10/19). Estudios recientes de exoplanetas, sin embargo, sugieren que los planetas que orbitan púlsares son raros (SN: 3/9/15).

Los primeros mundos jamás avistados más allá del sistema solar fueron tres planetas rocosos (que se ven en la ilustración de este artista) orbitando el púlsar PSR B1257 + 12. NASA, JPL-Caltech, R. Hurt / SSC


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Los hallazgos sugieren que una pequeña porción de Mercurio es más hospitalaria de lo que imagina. & # 8220Entre el ecuador ardiente y los polos helados, hay una zona subterránea que tiene temperaturas completamente habitables, un verdadero ambiente de mangas de camisa, si lo desea, & # 8221, dice Paige.

Sin embargo, es muy poco probable que exista vida en estas regiones del subsuelo de Mercurio, ya que las bolsas de agua líquida serían muy pequeñas, dice Gregory Neumann del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, autor principal de un segundo artículo. Potencialmente, podrían apoyar una base humana en Mercurio, aunque tal misión no sucederá pronto. & # 8220 Probaría módulos de aterrizaje robóticos antes de ofrecerme como voluntario para ir a extraer agua dura como una roca e hidrocarburos en un vacío completo & # 8221, dice Neumann.

& # 8220Me parece bastante convincente & # 8221, dice David Rothery de la Open University en Milton Keynes, Reino Unido, e investigador de BepiColombo, una misión conjunta europea y japonesa a Mercury que se lanzará en 2015. Pero tomando una muestra directamente Es la única forma de descartar cualquier duda sobre la presencia de agua, dice. Para hacerlo, probablemente se requeriría una sonda capaz de sobrevivir a un aterrizaje forzoso en Mercurio, una que también rompería la superficie lo suficiente como para tomar muestras de agua debajo.

Referencias de revistas y dos puntos Ciencias, DOI y colon 10.1126 / science.1231106 y 10.1126 / science.1229764


Los científicos descubren la presencia de hielo en el planeta más caliente del Sistema Solar, Mercurio

Siempre hemos conocido a Mercurio como el planeta más caliente del sistema solar, ya que está más cerca del Sol. En 1992, los astrónomos se sorprendieron al encontrar la evidencia de hielo de agua en sus polos. En 2011, cuando la misión Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging (MESSENGER) de la NASA confirmó la presencia de hielo en Mercurio.

Como el planeta no tiene una atmósfera activa y otras condiciones previas para la formación de hielo, su presencia siempre fue un misterio.

Ahora, después de nueve años, los científicos han descifrado los datos recopilados del MESSENGER para revelar las razones probables de la existencia de agua helada en las partes permanentemente sombreadas de los polos de Mercurio. El nuevo estudio realizado por la Universidad de Georgia cita el intenso calor detrás de la formación de hielo en la región polar del planeta. El estudio se realizó utilizando observaciones de radar recopiladas por el MESSENGER.

En Mercurio, la temperatura se eleva a 400 ° C durante el día, y las regiones que no están expuestas al sol son testigos de temperaturas de menos 200 ° C. Como no hay atmósfera que atrape el calor, las temperaturas bajan a -173 ° C durante la noche.

Según el estudio, publicado en la revista Astrophysical Journal Letters, la falta de atmósfera y el intenso calor del sol son las dos razones principales de la formación de moléculas de agua que se condensan en hielo. El MESSENGER había rastreado el exceso de hidrógeno, un componente importante para la formación de agua, en el suelo y la atmósfera de Mercurio utilizando la técnica del espectrómetro de neutrones.

El proceso químico se desencadena cuando los vientos solares liberan cantidades excesivas de protones, es decir, iones de hidrógeno en la atmósfera de Mercurio. Los vientos propagan las partículas para moverse en la atmósfera del planeta. La liberación de hidrógeno provoca la formación de grupos hidroxilo: átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno en la superficie del planeta.

Por otro lado, el calor también ayuda a liberar el hidroxilo presente en el suelo. Esto acelera la formación de hielo de agua a medida que los dos hidroxilos, uno de la atmósfera y otro del suelo chocan en la superficie, se unen para formar moléculas de agua. Los científicos dicen que la radiación solar puede hacer estallar estas moléculas de agua, pero algunas de ellas se asientan en las regiones de sombra de los polos desprovistos del calor del Sol para formar hielo.

Thomas Orlando, el investigador principal de la investigación, dice que la molécula de agua puede mirar hacia la sombra, pero nunca puede irse. Los investigadores han estimado que en 3 millones de años, el mercurio tendría agua helada de 11 billones de toneladas, lo que representa aproximadamente el 10% del hielo existente en la Tierra.

Los científicos también postulan que algo de hielo puede haber aterrizado en los polos del planeta caliente a partir de asteroides, cometas y meteoritos. Además de Mercurio, también se ha detectado hielo de agua en la Luna y en algunos de los asteroides y cometas.

La hipótesis de la presencia de hielo en los polos de Mercurio comenzó en 1991, cuando las señales de radar se dispararon hacia los planetas. Los resultados destacaron la posibilidad de hielo. Para obtener mejores detalles, se volvió a investigar en 1999 utilizando las mediciones del haz de microondas del Observatorio de Arecibo en Puerto Rico. Las imágenes de radar recibidas por el radiotelescopio Very Large Array nuevamente resaltaron las áreas con hielo de agua.

Por lo tanto, cuando la NASA & # x27s MESSENGER orbitó Mercurio, llevó a cabo una investigación en profundidad utilizando Mercury Laser Altimeter (MLA), que disparó alrededor de 10 millones de pulsos láser en los polos para hacer mapas detallados de su topografía.


Asteroide 2001 GQ2, fotografiado por Arecibo en abril de 2001. (Imagen: NAIC)

Arecibo vio su primer asteroide en 1989, un objeto llamado 4769 Castalia. El observatorio buscaría muchos más y recopilaría datos importantes sobre objetos cercanos a la Tierra potencialmente peligrosos. Uno de los aspectos más lamentables de tener que apagar el plato es que Arecibo ya no recorrerá los cielos en busca de amenazas potenciales.


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Aunque Mercurio es el planeta más cercano al Sol y su superficie alcanza temperaturas de aproximadamente 430 grados Celsius (800 grados Fahrenheit), hay una fuerte evidencia de que hay hielo en los polos de Mercurio.

En comparación con cualquier otro planeta de nuestro sistema solar, Mercurio muestra el rango más amplio de temperaturas superficiales. En sus polos, Mercurio tiene cráteres profundos. Estas áreas nunca sienten el calor del sol y permanecen a temperaturas por debajo de los 220 grados Celsius negativos. (-370 grados Fahrenheit).

Las primeras pistas de que se podría encontrar hielo en los polos de Mercurio vinieron en 1992 del Observatorio de Arecibo en Puerto Rico (en la foto de abajo), que trazó un mapa de las regiones de alta reflectividad de radar. Sin embargo, la confirmación del hielo tuvo que esperar hasta que una nave espacial pudiera estudiar el planeta más de cerca.

En 2011, la misión MESSENGER de la NASA envió una nave espacial a una órbita alrededor de Mercurio. A bordo de la nave, un instrumento en particular, el espectrómetro de neutrones, fue fundamental en el descubrimiento del hielo. Este instrumento mapeó los neutrones que fueron emitidos por elementos en la superficie de Mercurio. Los científicos analizaron el número y la energía de estos neutrones.

Los neutrones rápidos de alta energía sugerirían la presencia de agua. Después de analizar los datos, las mediciones de neutrones sugirieron que había agua en los polos..

La explicación más probable es que los asteroides o cometas ricos en agua sembraron el planeta de agua. El agua que cayó en un cráter quedaría “atrapada en frío” y permanecería durante miles de millones de años. Algunos científicos creen que es la misma forma en que llegó el agua a la Tierra.

¿Cuál es el significado de este descubrimiento?

Aunque Mercurio tiene agua, los científicos no esperan que el Mercurio sin atmósfera tenga vida. Aunque, algunos han propuesto que podríamos poner vida ahí.

Otros han dicho que la humanidad podría utilizar el agua como recurso para una futura colonia de mercurio.

“El agua también podría ser un recurso interesante para las personas. Entre el ecuador quemado y los polos helados, las temperaturas en Mercurio pueden ser templadas, especialmente unos pocos pies por debajo de la superficie, donde el suelo aísla contra los cambios de temperatura entre el día y la noche, un lugar ideal para construir una colonia ".


Imágenes de radar del supuesto hielo polar de Mercurio: resultados de Arecibo de 1999 a 2005

Presentamos un estudio actualizado de los supuestos depósitos de hielo polar de Mercurio, basado en imágenes de alta resolución (1,5 km) con el radar de banda S de Arecibo mejorado durante 1999-2005. Ahora se han tomado imágenes del polo norte en una amplia gama de aspectos de longitud, lo que permite distinguir las áreas sin hielo de las áreas sombreadas por radar y, por lo tanto, mapear mejor la distribución del hielo brillante con radar. Las nuevas imágenes del polo sur, aunque derivadas de un solo par de fechas en 2005, mejoran las imágenes de Arecibo anteriores a la actualización y revelan muchas características adicionales del hielo. Algunos cráteres de tamaño mediano ubicados dentro de los 3 ° del polo norte muestran una cobertura de hielo casi completa en sus pisos, picos centrales y paredes del borde interior sur y poco o nada de hielo en las paredes del borde norte, mientras que un cráter grande (90 km) a 85 ° N muestra una línea cortante de hielo que atraviesa su piso central. Todo esto es consistente con la extensión polar estimada de la sombra permanente de la luz solar directa. Algunos cráteres muestran hielo en regiones que, aunque permanentemente sombreadas, deberían ser demasiado cálidas para mantener el hielo superficial desprotegido debido al calentamiento indirecto de la luz solar reflejada y reradiada. Sin embargo, la distribución del hielo en estos cráteres concuerda con los modelos que invocan el aislamiento mediante un manto de polvo delgado. Las comparaciones con las imágenes de radar de banda X de Goldstone indican una dependencia de la longitud de onda que podría ser coherente con un manto de polvo de este tipo. Se han encontrado más de una docena de pequeñas características de hielo en latitudes entre 67 ° y 75 °. Todo este hielo de baja latitud probablemente esté protegido en o debajo de las paredes del borde del cráter que miran hacia los polos, aunque, dado que la mayoría está ubicada en el hemisferio sin imágenes de Mariner, la confirmación debe esperar la imagen del orbitador MESSENGER. Estas características de latitudes bajas se concentran hacia las "longitudes frías", lo que posiblemente indica un efecto de segregación térmica gobernado por calentamiento indirecto. Las imágenes de radar colocan las ubicaciones corregidas de los polos norte y sur a 7 ° W, 88,35 ° N y 90 ° W, 88,7 ° S, respectivamente, en los mapas originales basados ​​en Mariner.


MESSENGER toma las primeras imágenes de hielo cerca de Mercurio y el Polo Norte # 039

Imagen de la cámara gran angular (WAC) del cráter Kandinsky, cerca del polo norte de Mercurio y # 8217, que contiene agua helada. La imagen de banda ancha original está a la izquierda (delineada en amarillo) y la versión con brillo y contraste mejorados está a la derecha. Créditos de imagen: NASA / Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins / Institución Carnegie de Washington

El Sistema Solar está lleno de sorpresas. Mercurio, el planeta más cercano al Sol, es un mundo muy caliente, como era de esperar. Es uno de los últimos lugares donde uno pensaría que cualquier cosa se congelaría o podría congelarse, pero las cosas no son siempre lo que parecen. Ya ha habido pruebas tentadoras de depósitos de hielo de agua en cráteres en el polo norte de Mercurio y # 8217, y ahora la nave espacial MESSENGER en órbita alrededor del pequeño planeta ha lo confirmó visualmente por primera vez.

¿Hielo? ¿En Mercurio? ¿Cómo es eso posible? La respuesta es relativamente simple: los cráteres cerca del polo norte están en sombra permanente, y sin atmósfera para distribuir el calor, la superficie en áreas oscuras y nocturnas se hundirá a temperaturas muy frías a pesar de que la superficie todavía bajo la luz del sol es extremadamente caliente. Las temperaturas justo debajo de la superficie también pueden ser lo suficientemente frías como para que se forme hielo.

La vista de Mercurio desde la nave espacial MESSENGER. Como nuestra propia Luna, este pequeño mundo caliente también tiene depósitos de hielo en cráteres cerca del polo norte. Créditos de imagen: NASA / Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins / Institución Carnegie de Washington

Gran parte del hielo se vio en el cráter de Prokofiev, y estos parches se ven brillantes en las imágenes de radar. As Nancy Chabot, the Instrument Scientist for MESSENGER’s Mercury Dual Imaging System (MDIS) and a planetary scientist at the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel, Md., explained: “Those images show extensive regions with distinctive reflectance properties. A location interpreted as hosting widespread surface water ice exhibits a cratered texture indicating that the ice was emplaced more recently than any of the underlying craters.”

In other areas, the ice appears to be covered by a thin layer of dark, organic-rich material. Esos dark deposits tend to have distinctly sharp boundaries, which is considered unusual. As Chabot noted, “This result was a little surprising, because sharp boundaries indicate that the volatile deposits at Mercury’s poles are geologically young, relative to the time scale for lateral mixing by impacts.”

The new images were taken with MESSENGER’s Wide-Angle Camera (WAC). By leveraging the very low levels of light being scattered by illuminated crater walls, the WAC was able to image the ice deposits even though they are always in shadow. “It worked in spectacular fashion,” said Chabot.

The images provide evidence that the ice was either delivered to Mercury recently, such as by comets, or are regularly restored on the surface by some kind of on-going process. As Chabot asked: “One of the big questions we’ve been grappling with is ‘When did Mercury’s water ice deposits show up?’ Are they billions of years old, or were they emplaced only recently? Understanding the age of these deposits has implications for understanding the delivery of water to all the terrestrial planets, including Earth.”

Map of Mercury’s north pole showing areas always in shadow (red) with “bright polar deposits” (ice) in yellow. Image Credit: Image Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington/National Astronomy and Ionosphere Center, Arecibo Observatory

They also indicate differences between ice deposits on Mercury and the Moon. There is evidence for ice in craters in permanently shadowed craters on the Moon also, but they look different from the Mercurial ones, according to Chabot. She postulates: “One explanation for differences between the Moon and Mercury could be that the volatile polar deposits on Mercury were recently emplaced. If Mercury’s currently substantial polar volatile inventory is the product of the most recent portion of a longer process, then a considerable mass of volatiles may have been delivered to the inner Solar System throughout its history.”

As to why there are those differences between Mercury and the Moon, which generally look a lot alike, Chabot notes: “That’s a key question. Because if you can understand why one body looks one way and another looks different, you gain insight into the process that’s behind it, which in turn is tied to the age and distribution of water ice in the Solar System. This will be a very interesting line of inquiry going forward.”

It was a surprise to previously find ice on the Moon, and even more so on Mercury. Just the fact that water ice can even exist on planets like Mercury is a fascinating discovery in itself as the saying goes, sometimes we should expect the unexpected.

The new findings were published on Oct. 15 in the journal Geología .

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NASA’s MESSENGER spacecraft data confirms Ice at Mercury’s poles, some covered in Dark Material

Washington DC. – Observations by NASA’s MESSENGER spacecraft provide compelling support for the long-held hypothesis that Mercury harbors abundant water ice and other frozen materials in permanently shadowed polar craters.

“The new data indicate the water ice in Mercury’s polar regions, if spread over an area the size of Washington, D.C., would be more than 2 miles thick,” said David Lawrence, a MESSENGER participating scientist at the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, MD, and lead author of one of three papers describing the findings in the online edition of Science Express.

Mercury’s north pole. Red denotes areas that are in shadow in all images acquired by MESSENGER to date. (The mapping of shadows is still incomplete near the pole.) Yellow shows the locations of bright polar deposits imaged by Earth-based radar. Updated from N. L. Chabot et al., Journal of Geophysical Research, 117. (Image Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington/National Astronomy and Ionosphere Center, Arecibo Observatory)

The idea received a boost in 1991, when the Arecibo radio telescope in Puerto Rico detected unusually radar-bright patches at Mercury’s poles, spots that reflected radio waves in the way one would expect if there were water ice. Many of these patches corresponded to the location of large impact craters mapped by the Mariner 10 spacecraft in the 1970s. But researchers weren’t sure if the radar-bright patches detected by Arecibo corresponded to shadowly places in the craters.

MESSENGER’s arrival at Mercury last year changed that. Images from the spacecraft’s Mercury Dual Imaging System taken in 2011 and earlier this year show that radar-bright features at Mercury’s north and south poles are within shadowed regions on Mercury’s surface.

Now, the newest data from MESSENGER confirm that water ice is the major constituent of Mercury’s north polar deposits. In the coldest places, the ice is exposed on the surface. In slightly warmer spots, some kind of dark insulating material appears to cover the ice.

MESSENGER uses neutron spectroscopy to measure average hydrogen concentrations within Mercury’s radar-bright regions. Ice concentrations are derived, in turn, from the hydrogen measurements. This is possible because water, or H2O, is two parts hydrogen.

“The neutron data indicate that Mercury’s radar-bright polar deposits contain, on average, a hydrogen-rich layer more than tens of centimeters thick beneath a surficial layer 10 to 20 centimeters thick that is less rich in hydrogen,” says Lawrence. “The buried layer has a hydrogen content consistent with nearly pure water ice.”

Data from MESSENGER’s Mercury Laser Altimeter (MLA) — which has fired more than 10 million laser pulses at Mercury to make detailed maps of the planet’s topography — corroborate the ice hypothesis, writes Gregory Neumann of the NASA Goddard Flight Center. In a second paper, Neumann and his colleagues report that the first laser measurements of the shadowed north polar regions reveal irregular dark and bright deposits near Mercury’s north pole.

“Nobody had seen these dark regions on Mercury before, so they were mysterious at first,” Neumann says.

Neumann suggests that both the dark and bright materials were brought to Mercury by comets or asteroids, a finding corroborated in a third paper led by David Paige of the University of California, Los Angeles.

“The dark material is likely a mix of complex organic compounds delivered to Mercury by the impacts of comets and volatile-rich asteroids, the same objects that likely delivered water to the innermost planet,” Paige says.

“This dark insulating material is a new wrinkle to the story,” adds Sean Solomon of the Columbia University’s Lamont-Doherty Earth Observatory, principal investigator of the MESSENGER mission.

“For more than 20 years the jury has been deliberating on whether the planet closest to the Sun hosts abundant water ice in its permanently shadowed polar regions. MESSENGER has now supplied a unanimous affirmative verdict. But the new observations have also raised new questions,” adds Solomon. “Do the dark materials in the polar deposits consist mostly of organic compounds? What kind of chemical reactions has that material experienced? Are there any regions on or within Mercury that might have both liquid water and organic compounds? Only with the continued exploration of Mercury can we hope to make progress on these new questions.”