Внешне поверхность самой близкой к Солнцу планеты Меркурия очень похожа на лунную. Но она значительно темнее, то есть хуже отражает свет. Обычно затемнение космических объектов, у которых практически нет атмосферы, объясняется присутствием железосодержащих минералов и субмикроскопического металлического железа, которое образуется в ходе выветривания.
Но спектр исходящего от Меркурия света, говорит о том, что его поверхность содержит слишком мало нанофазного железа (менее 2%), чтобы объяснить его присутствием внешний вид планеты.
Учёные уже давно строят предположения о том, что именно может быть причиной такого высокого светопоглощения. Большинство из них сходятся во мнении, что на поверхности Меркурия присутствует некоторый "темный агент", то есть какое-то определённое вещество.
Команда исследователей во главе с доктором Меган Брук Сайл (Megan Bruck Syal) из Ливерморской национальной лаборатории им Э. Лоуренса (LLNL) впервые предположила, что за затемнение Меркурия ответственны кометы и углерод, который они в себе несут.
Когда кометы пролетают в области Меркурия, то есть очень близко от Солнца, они распадаются. Известно, что эти космические тела на 25% состоят из углерода. В итоге Меркурий постоянно подвергается атакам микрометеоритов, которые, врезаясь в его поверхность на огромной скорости при высоких температурах, высвобождают углерод, который в том числе принимает аморфную форму, то есть становится чёрной сажей. Таким образом, за миллиарды лет эта сажа вполне могла основательно испачкать "лицо" Меркурия и сделать его существенно темнее.
Используя модель доставки вещества на планету в ходе удара и данные о метеоритных потоках на Меркурии, Брук Сайл смогла оценить, какое количество кометного вещества может оставаться на поверхности в ходе падения микрометеорита и сколько выбрасывается обратно в космос. Согласно данным статьи, опубликованной в издании Nature Geoscience, за всё время существования Солнечной системы и частых бомбардировок поверхность Меркурия должна была обогатиться углеродом на 3-6%.
Следующей задачей для исследователей было определить, насколько сильное затемнение можно было бы ожидать от попадающего на планету углерода. Для этого они обратились за помощью к вертикальной пушке (AVGR) в Исследовательском центре Эймса, которая была создана для имитации удара метеоритов о поверхность Луны. AVGR разгоняет образцы материала от 0,5 до 7 километров в секунду.
В своих экспериментах учёные изготавливали "снаряды" с добавлением сахара, который должен был играть роль органического вещества кометы. А в качестве бомбардируемой поверхности использовался материал, имитирующий лунный базальт, из которого состоят наиболее тёмные области спутника Земли. При столкновении сахар сгорает с образованием углерода.
"Мы начали с лунного базальта, чтобы попробовать затемнить и без того тёмный материал", — поясняет соавтор исследования профессор Питер Шульц (Peter Schultz) в пресс-релизе Университета Брауна.
После выстрела крошечные частички углерода плотно закреплялись в расплавленном "грунте" и на 5% уменьшали количество отражённого от его поверхности света.
Примерно такая же картина светоотражения наблюдается и с поверхностью Меркурия. И точно так же, как и в случае первой планеты, спектральный анализ полученных образцов не выявил никаких специфических "подписей" углерода.
"Мы показали, что углерод может быть тем самым "тёмным агентом", — добавляет профессор Шульц, – а с точки зрения спектрального анализа "невидимой краской". И мы считаем, что этот сценарий действительно стоит принять во внимание".
