لقد أوضح علماء الكواكب كيف يمكن لعطارد أن يحصل على جليد الماء

خلال النهار، يمكن أن تتجاوز درجات الحرارة على سطح عطارد 430 درجة مئوية، وفي الليل تنخفض إلى 180 درجة تحت الصفر. لكن في قطبي الكوكب توجد فوهات عميقة لا يصل إليها ضوء الشمس أبدًا. تسمى هذه المناطق بالمناطق المظللة بشكل دائم. ومن عام 2011 إلى عام 2015، تمت دراسة أول كوكب في النظام الشمسي بواسطة المركبة الفضائية ناسا ميسنجر. قام بتصوير سطح عطارد وقام بقياسات مختلفة. على وجه الخصوص، قام برسم تضاريس الكوكب، مما جعل من الممكن إنشاء خرائط طبوغرافية دقيقة للغاية للسطح. تم قياس التركيب العنصري للصخور (تركيزات المغنيسيوم والألمنيوم والسيليكون والكبريت والبوتاسيوم والحديد)، مما أثبت أن قشرة عطارد فقيرة بالحديد، ولكنها غنية بالعناصر المتطايرة (على سبيل المثال، الكبريت). لقد درس تكوين الغلاف الخارجي – وهو غلاف غازي مخلخل للغاية يعمل بمثابة غلاف جوي له، واكتشف فيه الهيدروجين والهيليوم والأكسجين والصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم. لكن الاكتشاف الرئيسي جاء في عام 2012، عندما عثر مسنجر على رواسب من الجليد المائي في الحفر المظللة. وأظهرت الأبحاث الإضافية أن سمكها يمكن أن يصل في بعض الأماكن إلى عشرات الأمتار، وتتراوح الاحتياطيات من 100 مليار إلى تريليون طن. صحيح أن مسألة أصل الجليد المائي على عطارد ظلت مفتوحة لسنوات عديدة. وذكرت الفرضيات السابقة أنه يمكن إيصال المياه إلى عطارد عن طريق أجسام تشبه المذنبات يبلغ قطرها حوالي 17 كيلومترا. ويعتقد العلماء أن مثل هذه الأجسام اصطدمت بعطارد بمتوسط ​​سرعة حوالي 30 كيلومترا في الثانية. اقترح فريق دولي من علماء الكواكب بقيادة بارفاثي بريم من مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية في ماريلاند نموذجًا جديدًا لأصل الجليد المائي.

نظرت بريم وزملاؤها في سيناريو يأتي فيه الكثير من الماء على عطارد من تأثير كويكب أو مذنب غني بالجليد. أجرى العلماء سلسلة من عمليات المحاكاة الحاسوبية للإجابة على مجموعة من الأسئلة: ما هي كمية المياه التي يمكن أن يجلبها جسم فضائي إلى عطارد؟ وكم منه تبخر مباشرة بعد الاصطدام؟ وكيف يمكن لبخار الماء أن يتحرك في الغلاف الجوي المخلخل لعطارد؛ هل يمكن أن يصل بعض بخار الماء إلى المصائد القطبية؟ وكنموذج، استخدم الباحثون تأثيرًا مشابهًا في الحجم لتكوين فوهة هوكوساي، وهي واحدة من أصغر الحفر الكبيرة على عطارد ويبلغ قطرها من 95 إلى 114 كيلومترًا. ويقدر العلماء أن حدث الاصطدام كان من الممكن أن يحدث منذ حوالي 100 مليون سنة، وأدى إلى إطلاق كميات هائلة من بخار الماء والمواد المتطايرة الأخرى في الفضاء المحيط. ومن المحتمل أن تكون هذه الحفرة قد خلفها جسم يبلغ قطره من سبعة إلى 10 كيلومترات، اصطدم بالكوكب بسرعة تقارب 20 كيلومترًا في الثانية.

أثناء الاصطدام، تبخر الجسم الفضائي بالكامل تقريبًا. بعد الاصطدام، تشكلت سحابة نادرة من بخار الماء ومنتجات تبخر الصخور حول عطارد. على الرغم من أن هذه “القشرة” ظلت رقيقة جدًا، إلا أنها يمكن أن تتوهج لفترة وجيزة بسبب إشعاع الغاز الساخن والذرات المثارة. وسرعان ما دمر الإشعاع الشمسي القاسي معظم “القشرة” الجديدة. ومع ذلك، أظهرت النمذجة أن ما يقرب من 30 في المئة من بخار الماء كان لديه الوقت للانتقال إلى القطبين. تم ترسيب جزيئات الماء في مناطق مظللة بشكل دائم حيث تجمد الماء عند درجات حرارة منخفضة. أولى الباحثون اهتمامًا خاصًا بمدة العملية. وبالتالي، وفقا للمحاكاة، من تشكيل السحابة إلى بداية نقل بخار الماء إلى القطبين، يمكن أن يمر يوم شمسي عطاردي واحد، والذي يستمر 176 يوما أرضيا.

ومع ذلك، يتوقع علماء الكواكب الحصول على المزيد من البيانات حول ذلك اليوم الوحيد الذي غيّر إلى الأبد أحد أكثر الكواكب سخونة في النظام الشمسي، وذلك بفضل مسبار BepiColombo الذي تم إطلاقه في عام 2018. وسيدخل مدارًا حول عطارد في نوفمبر 2026 ويبدأ دراسة تفصيلية للكوكب، بما في ذلك استكشاف رواسب الجليد المائي. ونُشر العمل العلمي في مجلة الأبحاث الجيوفيزيائية: الكواكب.