עוד בשנת 2012, מדענים שמחו לגלות שבתוך האזורים הקוטביים של מרקורי התגלו כמויות אדירות של קרח מים. אמנם קיומו של קרח מים באזור מוצל קבע זה היה נושא להשערות במשך כעשרים שנה, אך רק לאחר ששטח החלל מרקורי, סביבת החלל, הגיאוכימיה והמרחק (MESSENGER) בחנו את האזור הקוטבי זה אושר. .
בהתבסס על נתוני MESSENGER, העריכו כי בכספית יכול להיות בין 100 מיליארד עד טריליון טונות קרח מים בשני הקטבים, וכי הקרח יכול להיות עד 20 מטר (65.5 רגל) עמוק במקומות. עם זאת, מחקר חדש שנערך על ידי צוות חוקרים מאוניברסיטת בראון מצביע על כך שיכולים להיות שלושה מכתשים גדולים נוספים ועוד רבים וקטנים יותר באזור הקוטב הצפוני המכילים גם קרח.
המחקר, שכותרתו "עדויות חדשות לקרח מים עיליים במלכודות קרות בקנה מידה קטן ובשלושה מכתשים גדולים באזור קוטב הצפוני של מרקורי מגובה לייזר מרקורי", פורסם לאחרונה באתר מכתבי מחקר גיאופיזיים. בהנחיית אריאל דויטש, עמית נאס"א ASTAR ומועמד לתואר שלישי באוניברסיטת בראון, הצוות שקל כיצד פיקדונות בקנה מידה קטן יכולים להגדיל באופן דרמטי את כמות הקרח הכוללת בכספית.
למרות היותו כוכב הלכת הקרוב ביותר לשמש, וחווה טמפרטורות שטח חריפות בצד הפונה אל השמש, ההטיה הצירית הנמוכה של מרקורי פירושה שאזורי הקוטב שלה מוצלים לצמיתות וחווים טמפרטורות ממוצעות של כ -200 K (-73 ° צלזיוס; -100 °) ו). הרעיון לפיו קרח עשוי להתקיים באזורים אלה, החל משנות התשעים, אז טלסקופים מכ"ם מבוססי כדור הארץ זיהו כתמים רפלקטיביים מאוד בתוך מכתשי הקוטב.
זה אושר כאשר החללית MESSENGER גילתה אותות נויטרונים מהקוטב הצפוני של כדור הארץ התואמים את קרח המים. מאז אותה תקופה הייתה זו הקונצנזוס הכללי כי קרח השטח של מרקורי הוגבל לשבעה מכתשים גדולים. אך כפי שהסביר אריאל דויטש בהצהרת עיתונאים מאוניברסיטת בראון, היא וצוותה ביקשו להסתכל מעבר להם:
"ההנחה הייתה שקרח פני השטח על מרקורי קיים בעיקר במכתשים גדולים, אך אנו מראים עדויות גם למרבצים הקטנים יותר הללו. הוספת פיקדונות בקנה מידה קטן אלה למרבצים הגדולים בתוך מכתשים מוסיפה משמעותית למלאי הקרח על פני השטח בכספית. "
לצורך מחקר חדש זה הצטרפו לדויטש גרגורי א. נוימן, מדען מחקר ממרכז טיסת החלל גודארד של נאס"א, וג'יימס וו. ראש. בנוסף להיותו פרופסור למחלקה למדעי כדור הארץ, הסביבה והפלנטריה בבראון, היה ראש גם חוקר משותף במשימות ה- MESSENGER ומשימות האורביטר של הסיור הירחי.
יחד הם בדקו נתונים מהכלי של MESSENGER Mercury Laser Meter (MLA). מכשיר זה שימש את MESSENGER למדידת המרחק בין החללית למרקורי, והנתונים שהתקבלו נוצרו אז כדי ליצור מפות טופוגרפיות מפורטות של פני כדור הארץ. אך במקרה זה, ה- MLA שימש למדידת השתקפות פני השטח, דבר שהצביע על נוכחות קרח.
כמומחה מכשירים במשימת MESSENGER, נוימן היה אחראי על כיול אות ההשתקפות של הגובה. איתותים אלה יכולים להשתנות על סמך האם המדידות נלקחות מעל תקורה או בזווית (כאשר האחרונים מתייחסים אליהם כקריאות "מחוץ לנודיר"). הודות להתאמות של נוימן, החוקרים הצליחו לגלות משקעים בעלי השתקפות גבוהה בשלושה מכתשים גדולים יותר התואמים קרח מים.
על פי הערכותיהם, שלושת המכתשים הללו עשויים להכיל יריעות קרח שנמדדות כ -3,400 קמ"ר. בנוסף, הצוות הסתכל גם על השטח סביב שלושת המכתשים הגדולים הללו. בעוד שטחים אלה לא היו מהורהרים כמו יריעות הקרח בתוך המכתשים, הם היו בהירים יותר מאשר השתקפות פני השטח הממוצעת של מרקורי.
מעבר לכל אלה, הם בדקו גם את נתוני הגובה כדי לחפש עדויות למרבצים קטנים יותר. מה שהם מצאו היו ארבעה מכתשים קטנים יותר, שלכל אחד מהם קוטרים של פחות מ -5 ק"מ (3 מייל), שגם הם השתקפו יותר מהשטח. מכאן, הם הסיקו שלא היו רק מרבצי קרח גדולים יותר שנחשפו בעבר, אלא ככל הנראה הרבה "מלכודות קרות" קטנות יותר בהן גם קרח יכול היה להתקיים.
בין שלושת המרבצים הגדולים שהתגלו לאחרונה, ובין מה שיכול להיות מאות מרבצים קטנים יותר, נפח הקרח הכולל על מרקורי יכול להיות משמעותי יותר ממה שחשבנו בעבר. כמו שאמר דויטש:
"אנו מציעים כי חתימת ההשתקפות המשופרת הזו מונעת על ידי טלאי קרח בקנה מידה קטן המפוזרים על פני שטח זה. מרבית הטלאים הללו קטנים מכדי לפתור אותם בנפרד עם מכשיר הגובה, אך באופן קולקטיבי הם תורמים להשתקפות הכוללת המשופרת ... ארבעה אלה היו בדיוק אלה שיכולנו לפתור באמצעות מכשירי MESSENGER. אנו חושבים שסביר להניח שיש הרבה, הרבה יותר כאלה, שגודלים נעים בקילומטר עד כמה סנטימטרים. "
בעבר, מחקרים על פני הירח אישרו גם את נוכחותו של קרח מים באזורי הקוטב המכתשים שלו. מחקרים נוספים הראו כי מחוץ למכתשים הגדולים יותר, "מלכודות קרות" קטנות יכולות להכיל גם קרח. על פי כמה דגמים, חשבונאות על פיקדונות קטנים יותר אלו עשויה למעשה להכפיל הערכות של סך הכמויות של הקרח על הירח. אותו הדבר יכול להיות נכון למרקורי.
אך כפי שציין ג'ים ראש (ששימש גם כיועץ לתואר שלישי של דויטש למחקר זה), עבודה זו מוסיפה גם נקודה חדשה לשאלה הקריטית מאיפה הגיעו מים במערכת השמש. "אחד הדברים העיקריים שאנו רוצים להבין הוא כיצד מים ושאר נדיפים מופצים דרך מערכת השמש הפנימית - כולל כדור הארץ, הירח ושכני הפלנטה שלנו," אמר. "המחקר הזה פותח את עינינו למקומות חדשים לחיפוש אחר עדויות למים, ומציע שיש הרבה יותר מזה על מרקורי ממה שחשבנו."
בנוסף לציון שמערכת השמש עשויה להיות מימית יותר ממה שחשד בעבר, נוכחותו של קרח בשפע על מרקורי והירח חיזקה הצעות לבניית מאחזים על גופים אלה. מאחזים אלה יוכלו להפוך את קרח המים המשקעים המקומיים לדלק הידראזין, מה שיפחית בצורה דרסטית את עלויות ההתקנה של משימות ארוכות טווח בכל מערכת השמש.
בצד הפחות-ספקולטיבי של הדברים, מחקר זה מציע גם תובנות חדשות לגבי אופן התפתחותה של מערכת השמש והתפתחותה. אם מים הם היום בשפע הרבה יותר ממה שידענו, הם היו מצביעים על כך שיותר היה קיים בתקופות המוקדמות של היווצרות פלנטרית, ככל הנראה כאשר הם הופצו ברחבי מערכת השמש על ידי אסטרואידים ושביטים.
