Mercurio è il pianeta più vicino al Sole, si trova a una distanza media di 58 milioni di chilometri, contro i circa 150 milioni della Terra. Per questo, le temperature diurne sulla parte di superficie più esposta possono salire anche fino a 430 gradi centigradi, abbastanza per fondere metalli come piombo e zinco. Inoltre, non è presente un’atmosfera abbastanza densa per garantire protezione e stabilizzazione del clima, ma solo una tenue esosfera. Con queste premesse, l’idea stessa dell’esistenza di ghiaccio su un pianeta con queste condizioni estreme appare assurda, eppure ai poli di Mercurio esistono depositi di ghiaccio d’acqua rimasti nascosti per miliardi di anni. Non solo, secondo un recente studio pubblicato su Journal of Geophysical Research: Planets, questi accumuli si sarebbero formati rapidamente, probabilmente in seguito a un impatto catastrofico con una cometa, o un asteroide.
Ma come fa il ghiaccio ad esistere e addirittura conservarsi per tempi lunghissimi su un pianeta caratterizzato da temperature altissime? Il motivo è legato a una caratteristica unica di Mercurio rispetto agli altri pianeti: il suo asse di rotazione è quasi perfettamente perpendicolare al piano della sua orbita. Lo scostamento è di appena 0,034 gradi, contro i circa 23,4 gradi della Terra. L’inclinazione assiale sul nostro pianeta fa sì che, nel corso dell’anno, l’esposizione alla luce solare delle diverse regioni terrestri non sia sempre la stessa, dando vita al fenomeno delle stagioni. Su Mercurio questo effetto è praticamente assente.
La mancanza di un’inclinazione significativa non solo lo rende privo di stagioni, ma fa sì che la luce del Sole non raggiunga mai il fondo di alcuni crateri polari, creando aree permanentemente in ombra, dove le temperature restano così basse da permettere la conservazione del ghiaccio per tempi lunghissimi.
Le prime evidenze arrivarono negli anni ’90 grazie alle osservazioni effettuate da Terra usando radiotelescopi come l’osservatorio di Arecibo e il Goldstone Deep Space Communications Complex. I radar rilevarono ai poli di Mercurio regioni molto riflettenti, compatibili con la presenza di ghiaccio d’acqua. Queste osservazioni non costituivano ancora una prova definitiva, perché il radar non identifica direttamente l’acqua, ma misura il modo in cui la superficie riflette le onde radio. Tuttavia, il fatto che quei segnali coincidessero con aree che sono sempre in ombra rese l’ipotesi del ghiaccio particolarmente convincente.
Una conferma più solida arrivò successivamente con la missione della Nasa Messenger. La sonda orbitale raccolse dati termici, radar e spettrometrici che mostrarono come quei depositi fossero effettivamente compatibili con ghiaccio d’acqua spesso diversi metri.
Le tre immagini mostrano i dati radar delle scansioni del polo nord di Mercurio, ottenuti usando il radiotelescopio terrestre di Arecibo e la sonda Nasa Messenger, che ha orbitato attorno a Mercurio tra il 2011 e il 2015. Le parti in giallo sono le zone più riflettenti, molto probabilmente a causa della presenza di ghiaccio d’acqua. L’immagine a destra evidenzia come queste si trovino tutte nelle aree in cui c’è il buio permanente, segnate in rosso.(Crediti: Nasa/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington/National Astronomy and Ionosphere Center, Arecibo Observatory)
Rimane però aperta una domanda fondamentale: da dove proviene quest’acqua?
Nel tempo sono state proposte diverse spiegazioni. Alcune teorie suggeriscono un accumulo lento e continuo dovuto a micrometeoriti o all’interazione con il vento solare. Altre ipotizzano invece eventi più rapidi e catastrofici, come l’impatto di grandi comete o asteroidi ricchi di elementi volatili.
Il nuovo studio pubblicato sostiene proprio questa seconda ipotesi. Secondo i ricercatori, gran parte del ghiaccio polare potrebbe essersi accumulata in tempi relativamente brevi, in seguito a un singolo grande impatto.
La ricerca si è concentrata sull’evento che potrebbe aver formato il cratere Hokusai, un’antica struttura larga circa 97 chilometri presente sulla superficie di Mercurio. Secondo i modelli e le simulazioni, l’impatto che lo ha generato avrebbe liberato enormi quantità di vapore acqueo, creando temporaneamente un’atmosfera ricca d’acqua attorno al pianeta.
In seguito, una parte consistente di questo vapore sarebbe stata rapidamente distrutta dalla radiazione solare attraverso la fotolisi. Un’altra, invece, sarebbe migrata verso i poli, dove le basse temperature delle regioni costantemente in ombra avrebbero permesso al ghiaccio di accumularsi e conservarsi nel tempo.
Lo studio evidenzia anche un fenomeno importante: la grande quantità di vapore prodotta dall’impatto avrebbe parzialmente schermato sé stessa dalla radiazione solare, riducendo la distruzione dell’acqua e aumentando la quantità di ghiaccio sopravvissuta.
Questo potrebbe spiegare perché, ancora oggi, rileviamo ghiaccio ai poli di Mercurio. Tuttavia, i ricercatori sottolineano che i depositi ottenuti nei modelli avrebbero uno spessore verticale ancora troppo sottile rispetto a quelli suggeriti dalle osservazioni radar. Questo potrebbe indicare che il corpo celeste responsabile dello scontro fosse più grande o si muovesse più lentamente di quanto ipotizzato.
Gli autori riconoscono inoltre diversi limiti nello studio: le simulazioni hanno considerato soltanto l’acqua e non altri materiali volatili, e non hanno incluso processi a lungo termine che potrebbero modificare i depositi nel corso di milioni di anni.
Per affinare l’ipotesi e verificarne la correttezza, non resta che attendere le future osservazioni della sonda Esa-Jaxa BepiColombo (che monta a bordo anche 4 strumenti scientifici forniti dall’Agenzia Spaziale Italiana). Con queste i ricercatori potrebbero ottenere dati più precisi sulla distribuzione e sullo spessore del ghiaccio, aiutando a chiarire definitivamente l’origine dell’acqua presente sul pianeta più interno del Sistema Solare.
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Immagine in cima all’articolo: Mercurio fotografato dalla sonda Messenger, in avvicinamento nel gennaio 2008
Crediti: Esa, Jaxa Nasa, the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Arizona State University, and the Carnegie Institution of Washington