• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Mercurys 400 C-värme kan hjälpa den att göra sin egen is

    Trots Merkurius dagtid Vulcan värme, det finns permanent is vid polerna, enligt data och bilder från en NASA-sond som besökte Merkurius 2011. Kredit:NASA / MESSENGER

    Det är redan svårt att tro att det finns is på Merkurius, där dagtemperaturerna når 400 grader Celsius, eller 750 grader Fahrenheit. Nu säger en kommande studie att Vulcan-värmen på planeten närmast solen sannolikt hjälper till att göra en del av den isen.

    Som med jorden, asteroider levererade det mesta av Merkurius vatten, den vetenskapliga konsensusen råder. Men den extrema dagsvärmen kan kombineras med minus 200-graders kylan i skrymslen av polära kratrar som aldrig ser solljus för att fungera som ett gigantiskt istillverkningskemilabb, säger forskare vid Georgia Institute of Technology.

    Kemin är inte alltför komplicerad. Men den nya studien modellerar det på komplexa förhållanden på Merkurius, inklusive solvindar som kastar planeten med laddade partiklar, varav många är protoner som är nyckeln till den kemin. Modellen presenterar en möjlig väg för vatten att uppstå och samlas som is på en planet full av alla nödvändiga komponenter.

    "Det här är inget konstigt, idé utanför vänsterfältet. Den grundläggande kemiska mekanismen har observerats dussintals gånger i studier sedan slutet av 1960-talet, sa Brant Jones, en forskare vid Georgia Techs School of Chemistry and Biochemistry och tidningens första författare. "Men det var på väldefinierade ytor. Att tillämpa den kemin på komplicerade ytor som de på en planet är banbrytande forskning."

    Varm, enkel kemi

    Mineraler i Merkurius ytjord innehåller vad som kallas hydroxylgrupper (OH), som genereras huvudsakligen av protonerna. I modellen, den extrema värmen hjälper till att frigöra hydroxylgrupperna och får dem sedan att slå in i varandra för att producera vattenmolekyler och väte som lyfts från ytan och driver runt planeten.

    Vissa vattenmolekyler bryts ner av solljus eller stiger långt över planetens yta, men andra molekyler landar nära Merkurius poler i permanenta skuggor av kratrar som skyddar isen från solen. Kvicksilver har ingen atmosfär och därmed ingen luft som leder värme, så molekylerna blir en del av den permanenta isisen som är inrymd i skuggorna.

    Det finns is på Merkurius, där dagtemperaturerna når 400 grader Celsius, eller 750 grader Fahrenheit. En ny studie säger att Vulcan-värmen på planeten närmast solen sannolikt hjälper till att göra en del av den isen. Kredit:NASA / Georgia Tech / Guberman / Brumfield

    "Det är lite som låten Hotel California. Vattenmolekylerna kan checka in i skuggorna men de kan aldrig lämna, sa Thomas Orlando, en professor vid Georgia Techs School of Chemistry and Biochemistry och studiens huvudutredare. Orlando var med och grundade Georgia Tech Center for Space Technology and Research.

    "Den totala mängd som vi antar att skulle bli is är 10 13 kilogram (10, 000, 000, 000, 000 kg eller 11, 023, 110, 000 ton) under en period av cirka 3 miljoner år, "Sade Jones. "Processen kan lätt stå för upp till 10 procent av Mercurys totala is."

    Forskarna kommer att publicera sina resultat i Astrofysiska tidskriftsbrev på måndag, 16 mars, 2020. Forskningen finansierades av NASA Solar System Exploration Research Virtual Institute (SSERVI)-programmet och NASA Planetary Atmospheres-programmet.

    Rymdfarkost bekräftar is

    Under 2011, en NASA-sond började kretsa kring Merkurius och bekräftade signaler som är typiska för glaciäris nära polerna. MESSENGER (Mercury Surface, Rymdmiljö, Geokemi, och Ranging) rymdfarkoster skickade tillbaka bilder och data som bekräftade tidigare signaturer för is som plockats upp år tidigare av jordbaserad radar.

    Isen var snurrig och lurade i permanenta skuggor i polära kratrar på Merkurius, som är pockad av meteorit- och asteroidärr ungefär som jordens måne. Faktiskt, likheter mellan de två kloten, inklusive deras storlekar, har lett till många jämförelser, inklusive sannolikheten för vattenis på båda.

    Människor har hittat svaga tecken på möjlig is på månen men har hittat is med nästan absolut säkerhet och i jämförelsevis överflöd på Merkurius. Det har utlöst en del huvudbrister:Om asteroider, kometer, och meteoriter slog Merkurius och månen med vatten, vad beror på skillnaden i is närvarande? Fick Merkurius lite vatten på ett sätt som inte skulle fungera på månen?

    Forskare modellerar en möjlig kemisk reaktion, där Vulcan-värmen på Merkurius kunde hjälpa den att göra is vid sina poler:Georgia Techs Thom Orlando (l.) är den nya Mercury-studiens främsta utredare. Brant Jones (r.) är första författare. De två konstruerar också samma kemi i labbet för att föreslå det som en metod för att göra vatten för uppdrag till månen och till Mars. Orlando var med och grundade Georgia Tech Center for Space Technology and Research. Kredit:Georgia Tech / Rob Felt

    "Processen i vår modell skulle inte vara i närheten av lika produktiv på månen. För det första, det finns inte tillräckligt med värme för att påtagligt aktivera kemin, " sa Jones.

    I ett separat projekt, Orlandos labb konstruerar ett system baserat på samma kemi för att skapa vatten på månen för framtida astronautstationer att placeras där.

    "Stora magnetiska tornados"

    Protoner från solvindar är rikligare på Merkurius än på jorden, där ett mäktigt magnetfält piskar solvindspartiklar, inklusive protoner, tillbaka ut i rymden. Merkurius fält är bara cirka 1 procent så starkt, och det virvlar ner protoner på ytan.

    "Dessa är som stora magnetiska tornados, och de orsakar enorma protonmigrationer över större delen av Merkurius yta över tiden, sa Orlando.

    Protonerna implanterar sig själva i jorden över hela planeten på cirka 10 nanometers djup, bildar hydroxylgrupperna (OH) i mineralerna, som diffunderar till ytan, där värmen gör resten.

    "Jag skulle erkänna att mycket av vattnet på Merkurius levererades av stötande asteroider, " sa Jones. "Men det finns också frågan om var asteroider laddade med vatten fick det vattnet. Processer som dessa kunde ha hjälpt till."

    "En komet eller asteroid behöver faktiskt inte bära vatten eftersom enbart kollisionen med en planet eller måne också kan göra vatten, Orlando sa. "Mercurius och månen träffas alltid av små meteoroider, så det här händer hela tiden."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com