Trở lại năm 2012, các nhà khoa học đã rất vui mừng khi phát hiện ra rằng trong các vùng cực của Sao Thủy, một lượng lớn nước đá đã được phát hiện. Mặc dù sự tồn tại của băng nước ở khu vực bóng mờ vĩnh viễn này là chủ đề của sự đầu cơ trong khoảng 20 năm, nhưng chỉ sau khi tàu mặt nước Mercury, Môi trường không gian, Địa hóa học và Ranging (MESSENGER) nghiên cứu về vùng cực mà điều này đã được xác nhận .
Dựa trên dữ liệu MESSENGER, người ta ước tính rằng Sao Thủy có thể có từ 100 tỷ đến 1 nghìn tỷ tấn nước đá ở cả hai cực và băng có thể sâu tới 20 mét (65,5 ft) ở những nơi. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Brown chỉ ra rằng có thể có thêm ba miệng hố lớn và nhiều hố nhỏ hơn ở vùng cực bắc cũng chứa băng.
Nghiên cứu có tựa đề là Bằng chứng mới về Nước mặt trong Nước lạnh ở các bẫy lạnh quy mô nhỏ và trong ba miệng núi lửa lớn ở Vùng cực Bắc của Sao Thủy từ Sao Thủy Laser Altimet, gần đây đã được công bố trên Thư nghiên cứu địa vật lý. Được dẫn dắt bởi Ariel Deutsch, thành viên NASA ASTAR và là ứng cử viên tiến sĩ tại Đại học Brown, nhóm nghiên cứu đã xem xét làm thế nào tiền gửi quy mô nhỏ có thể làm tăng đáng kể tổng lượng băng trên Sao Thủy.
Mặc dù là hành tinh gần Mặt trời nhất và trải qua nhiệt độ bề mặt thiêu đốt ở mặt Mặt trời, độ nghiêng trục thấp của Sao Thủy có nghĩa là các vùng cực của nó bị bóng mờ vĩnh viễn và trải qua nhiệt độ trung bình khoảng 200 K (-73 ° C; -100 ° F). Ý tưởng rằng băng có thể tồn tại ở những vùng này có từ những năm 1990, khi các kính viễn vọng radar trên Trái đất phát hiện các điểm phản xạ cao trong các miệng hố cực.
Điều này đã được xác nhận khi tàu vũ trụ MESSENGER phát hiện tín hiệu neutron từ cực bắc hành tinh phù hợp với băng nước. Kể từ thời điểm đó, đã có sự đồng thuận chung rằng băng bề mặt Sao Thủy đã bị giới hạn trong bảy miệng hố lớn. Nhưng như Ariel Deutsch đã giải thích trong một thông cáo báo chí của Đại học Brown, cô và nhóm của mình đã tìm cách nhìn xa hơn:
Giả định là băng bề mặt trên Sao Thủy tồn tại chủ yếu ở các miệng hố lớn, nhưng chúng tôi cũng cho thấy bằng chứng cho các khoản tiền gửi quy mô nhỏ hơn này. Thêm các khoản tiền gửi quy mô nhỏ này vào các khoản tiền gửi lớn trong các miệng hố sẽ tăng đáng kể vào kho băng bề mặt trên Sao Thủy.
Vì lợi ích của nghiên cứu mới này, tiếng Đức đã được tham gia bởi Gregory A. Neumann, một nhà khoa học nghiên cứu từ Trung tâm bay không gian Goddard của NASA và James W. Head. Ngoài việc là giáo sư của Bộ Khoa học Trái đất, Khoa học Môi trường và Hành tinh tại Brown, Head còn là nhà điều tra cho MESSENGER và các nhiệm vụ Tàu quỹ đạo Trinh sát Mặt trăng.
Cùng nhau, họ đã kiểm tra dữ liệu từ thiết bị đo độ cao bằng tia laser (MLA) của MESSENGER. Công cụ này được MESSENGER sử dụng để đo khoảng cách giữa tàu vũ trụ và Sao Thủy, dữ liệu kết quả sau đó được sử dụng để tạo ra các bản đồ địa hình chi tiết của bề mặt hành tinh. Nhưng trong trường hợp này, MLA đã được sử dụng để đo độ phản xạ bề mặt, trong đó chỉ ra sự hiện diện của băng.
Là một chuyên gia về thiết bị với nhiệm vụ MESSENGER, Neumann chịu trách nhiệm hiệu chỉnh tín hiệu phản xạ độ cao. Các tín hiệu này có thể thay đổi dựa trên việc các phép đo được thực hiện từ trên cao hay ở một góc (các tín hiệu sau được coi là các bài đọc của off off-nadir). Nhờ có sự điều chỉnh của Neumann, các nhà nghiên cứu đã có thể phát hiện các lớp trầm tích có độ phản xạ cao trong ba miệng hố lớn hơn phù hợp với nước đá.
Theo ước tính của họ, ba miệng hố này có thể chứa những tảng băng rộng khoảng 3.400 km2 (1313 mi²). Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng xem xét địa hình xung quanh ba miệng hố lớn này. Mặc dù các khu vực này không phản chiếu như các tảng băng bên trong các miệng hố, chúng sáng hơn so với hệ số phản xạ bề mặt trung bình của Mercury.
Ngoài ra, họ cũng xem xét dữ liệu đo độ cao để tìm kiếm bằng chứng về tiền gửi quy mô nhỏ hơn. Những gì họ tìm thấy là bốn miệng hố nhỏ hơn, mỗi miệng có đường kính dưới 5 km (3 mi), cũng phản chiếu nhiều hơn bề mặt. Từ đó, họ đã suy luận rằng không chỉ có nhiều mỏ băng lớn mà trước đây chưa được phát hiện, mà có khả năng nhiều bẫy bẫy lạnh nhỏ hơn ở nơi mà băng cũng có thể tồn tại.
Giữa ba khoản tiền gửi lớn mới được phát hiện này và có thể là hàng trăm khoản tiền gửi nhỏ hơn, tổng khối lượng băng trên Sao Thủy có thể nhiều hơn đáng kể so với chúng tôi nghĩ trước đây. Như Đức đã nói:
Chúng tôi đề nghị rằng chữ ký phản xạ nâng cao này được điều khiển bởi các mảng băng quy mô nhỏ được trải khắp địa hình này. Hầu hết các bản vá này quá nhỏ để giải quyết riêng lẻ với thiết bị đo độ cao, nhưng về mặt tổng thể chúng góp phần vào hệ số phản xạ nâng cao tổng thể Bốn loại này chỉ là những thứ chúng tôi có thể giải quyết bằng các thiết bị MESSENGER. Chúng tôi nghĩ rằng có lẽ có rất nhiều, rất nhiều trong số này, có kích thước từ một km đến vài cm.
Trước đây, các nghiên cứu về bề mặt mặt trăng cũng xác nhận sự hiện diện của băng nước ở các vùng cực của nó. Nghiên cứu sâu hơn chỉ ra rằng bên ngoài các miệng hố lớn hơn, những cái bẫy lạnh nhỏ của Tep cũng có thể chứa băng. Theo một số mô hình, việc tính toán các khoản tiền gửi nhỏ hơn này có thể có hiệu quả gấp đôi ước tính trên tổng lượng băng trên Mặt trăng. Điều tương tự cũng có thể đúng với Sao Thủy.
Nhưng như Jim Head (người từng là cố vấn của Tiến sĩ Đức cho nghiên cứu này) đã chỉ ra, công việc này cũng bổ sung một câu hỏi mới cho câu hỏi quan trọng về việc nước trong Hệ Mặt trời đến từ đâu. Một trong những điều quan trọng mà chúng tôi muốn hiểu là làm thế nào nước và các chất bay hơi khác được phân phối thông qua Hệ mặt trời bên trong, bao gồm Trái đất, Mặt trăng và các nước láng giềng hành tinh của chúng tôi, ông nói. Nghiên cứu này mở mắt chúng ta đến những địa điểm mới để tìm kiếm bằng chứng về nước và cho thấy có rất nhiều điều về Sao Thủy so với chúng ta nghĩ.
Ngoài việc chỉ ra Hệ mặt trời có thể nhiều nước hơn so với nghi ngờ trước đây, sự hiện diện của băng dồi dào trên Sao Thủy và Mặt trăng đã củng cố các đề xuất xây dựng tiền đồn trên các cơ quan này. Những tiền đồn này có thể có khả năng biến nước đá cục bộ thành nhiên liệu hydrazine, giúp giảm đáng kể chi phí cho việc thực hiện các nhiệm vụ tầm xa trên khắp Hệ mặt trời.
Về mặt ít suy đoán của sự vật, nghiên cứu này cũng cung cấp những hiểu biết mới về cách Hệ mặt trời hình thành và phát triển. Nếu nước ngày nay dồi dào hơn nhiều so với những gì chúng ta biết, thì nó sẽ chỉ ra rằng có nhiều hơn trong thời kỳ đầu hình thành hành tinh, có lẽ là khi nó được phân phối khắp Hệ Mặt trời bởi các tiểu hành tinh và sao chổi.
