水星は1日で予想外の水をすべて獲得した可能性がある

約1億年前、水星の表面は突然劇的な変化を起こしました。それまでは、その表面は比較的乾燥しており、氷はありませんでしたが、日中の気温が摂氏 430 度 (華氏 806 度) を超えることもあるため、驚くべきことではありませんが、水星の 1 日の間にすべてが変わりました。

水星の極には、恒久的な影の領域として知られる、底部に太陽光が当たらないクレーターがあります。 2011 年から 2015 年にかけて水星を周回した NASA のメッセンジャー宇宙船のおかげで、これらのクレーターには深さ数メートルの氷の堆積物があることがわかっています。しかし、その氷がどのようにしてそこに来たのかは謎です。

これまでの研究では、秒速約30キロメートルの速度で水星に衝突した直径約17キロメートルの彗星のような天体によってこの星がもたらされた可能性があることが示唆されている。現在、メリーランド州のジョンズ・ホプキンス応用物理研究所のパルバシー・プレム氏とその同僚らによる新しいシミュレーションは、衝突がより大規模でゆっくりとしたものであった可能性を示唆している。

「水星の極に氷があることは以前から知られていました。これらの氷の堆積物が衝突体によって築かれた可能性があるという考えも新しいものではありませんが、このプロセスを実際にモデル化し、最初から最後まで何が起こったのかを想像したのはこれが初めてです」とプレム氏は言う。 「私たちが詳しく調査するのは今回が初めてです [at] この映画は具体的にどのように起こっているのですか？」

この映画は、巨大な氷と岩の塊が水星に衝突し、今日地球上で見られる巨大な北斎クレーターを形成するところから始まります。衝突体が地面に衝突すると、衝突体はほぼ完全に蒸発し、水星には非常に薄いが水分を多く含んだ大気が残ることになる。

「私たちが水星を自分の目で見ているだけなら、おそらく薄すぎて見えないでしょう。しかし、適切な波長で少しの間だけ見てみると、星は輝いていたかもしれません」とプレム氏は言う。

大気の大部分は太陽からの強い放射線によってすぐに破壊されたであろうが、研究者らは、衝突体からの水蒸気の5分の1強が極に移動し、永久に影に覆われた地域に避難所を見つけた可能性があることを発見した。これはこれまでに見つかった多くの計算よりも多く、メッセンジャーの測定値とよりよく一致するとプレム氏は言う。以前に提案されたものよりも遅い速度で入る大型のプレスは、表面により多くの水を捕捉するため、さらに適しています。

研究者らが正しければ、これらすべては水星の1日、つまり地球の176日の間に起こったことになる。ハワイ大学のエミリー・コステロ氏は、「この日は間違いなく、水星の過去10億年の歴史の中で最も豊かな日だった」と語る。

これは、両者はほとんどすべての点で驚くほど似ているにもかかわらず、なぜ水星の極地のクレーターにこれほど多くの氷があり、地球の衛星には氷がないのかという長年の疑問に答える可能性がある。つまり、「水星では最近大規模な給水が行われたが、月ではまだ起こっていない」とコステロ氏は言う。

また、地球を含む太陽系内部の残りの部分が、いつどのようにして水を入手したのかを理解するのにも役立ちます。 「水星の極地の氷堆積物は、水がいつどのようにして太陽系内部に到達したかを示す興味深い地質学的記録であり、現在私たちはその記録を読み、それが何を物語っているのかを理解しようとしているところです」とプレム氏は言う。このミッションは、2018年に打ち上げられ、今年後半に水星周回軌道に入る予定のベピコロンボ宇宙船によって支援される。