Mercúrio é o planeta mais próximo do Sol. No seu terreno diurno mais quente, a temperatura pode atingir cerca de 430 graus Celsius. No entanto, perto dos seus pólos, milhares de milhões de toneladas de água gelada ficam dentro de crateras e sobrevivem ano após ano.
Isso soa como uma contradição apenas se imaginarmos um planeta como tendo uma temperatura.
Isso não acontece. Uma superfície fica quente porque a energia a atinge. Em Mercúrio, um pequeno pedaço de solo pode permanecer sem luz solar direta por imensos períodos de tempo. Se essa mancha estiver profundamente dentro da cratera polar direita, quase nada do calor que assa o equador também poderá alcançá-la.
Quando escrevi recentemente sobre o fundo das crateras permanentemente sombreadas de Mercúrio, concentrei-me na notável geometria que lhes permite existir. A questão igualmente surpreendente é a da escala: como pode um planeta tão próximo do Sol preservar não apenas um vestígio de geada, mas um reservatório cuja massa estimada começa nas dezenas de milhares de milhões de toneladas?
Um planeta não tem uma temperatura de superfície
O familiar número de 430 graus é real, mas descreve as partes mais quentes de Mercúrio iluminadas pelo sol, e não o planeta inteiro. De acordo com Visão geral de Mercúrio da NASAas temperaturas diurnas podem atingir 430 graus Celsius, enquanto a noite pode cair para cerca de 180 graus negativos.
A razão para essa enorme oscilação é que Mercúrio quase não tem atmosfera. A sua exosfera extremamente fina não consegue transportar calor ao redor do planeta da mesma forma que a atmosfera e os oceanos da Terra. O solo iluminado pelo sol absorve radiação intensa; o solo na escuridão perde calor para o espaço.
Nos pólos, a orientação de Mercúrio cria uma versão ainda mais extrema dessa separação. O eixo de rotação do planeta é inclinado apenas uma pequena fração de grau, de modo que o Sol permanece sempre próximo do horizonte polar. As bordas das crateras de impacto profundo podem, portanto, bloquear a luz solar direta de seus pisos em todas as estações.
Ficando em um desses andares, se fosse possível ficar lá, você não veria o Sol nascer. O terreno escaldante em outras partes de Mercúrio faria pouca diferença. Não há ar denso para soprar calor para dentro da cratera e nem oceano para circulá-lo até lá. Algumas das superfícies mais frias permanecem abaixo de cerca de 100 Kelvin, ou 173 graus Celsius negativos, apesar de estarem a menos de 70 milhões de quilómetros do Sol.
Esta é a primeira parte da resposta: a distância determina quanta luz solar está disponível, mas a geometria determina se uma determinada superfície a recebe.
O gelo está preso pelo frio, não protegido pela distância
Os cientistas chamam esses lugares de armadilhas frias. Uma molécula de água que chega a alguém pode congelar na superfície. A temperaturas suficientemente baixas, pode permanecer lá por períodos geológicos de tempo.
A rigor, dizer que o gelo nunca derrete ignora o perigo principal. Mercúrio não tem pressão de ar capaz de sustentar água líquida comum na superfície. Se o gelo ficar quente o suficiente, é mais provável que passe diretamente do estado sólido para o vapor através da sublimação.
Nos locais mais frios, o gelo exposto pode permanecer estável. Nas partes ligeiramente mais quentes da sombra permanente, o gelo pode sobreviver quando enterrado sob uma camada escura e isolante de solo e material rico em carbono. Modelagem térmica relatada por meio de Arquivo técnico da NASA descobriram que depósitos a menos de meio metro abaixo da superfície poderiam persistir por mais de um bilhão de anos sob as condições certas.
Essa fina cobertura é importante porque a superfície de Mercúrio não é termicamente uniforme, mesmo dentro de uma cratera. Paredes iluminadas pelo sol podem espalhar um pouco de luz ou irradiar calor para o chão. Alguns centímetros de regolito seco e poroso podem reduzir drasticamente a quantidade dessa energia que atinge o gelo abaixo.
É uma inversão útil de outra história que explorei. Em luas geladas distantes, os oceanos podem permanecer líquidos porque a flexão gravitacional fornece calor onde a luz solar não consegue. O gelo polar de Mercúrio sobrevive quase pela razão oposta: muito pouca energia chega até ele.
A MESSENGER teve que provar que as manchas brilhantes eram água
A primeira pista importante não veio de uma câmera. No início da década de 1990, observações de radar baseadas na Terra encontraram manchas reflexivas incomuns perto dos pólos de Mercúrio. O gelo da água reflete fortemente o radar, mas o brilho do radar por si só não era uma prova. Outros materiais, superfícies ásperas ou depósitos minerais incomuns poderiam ter produzido um sinal semelhante.
A espaçonave MESSENGER da NASA transformou o caso em um caso muito mais forte. Ele mapeou onde estavam as regiões brilhantes do radar, mediu temperaturas, detectou hidrogênio com seu espectrômetro de nêutrons e usou reflexões de laser para distinguir depósitos expostos brilhantes daqueles cobertos mais escuros. Como Resumo da missão MESSENGER da NASA explica, estas medições independentes convergiram para a mesma conclusão: as regiões polares permanentemente sombreadas de Mercúrio contêm gelo de água.
As medições de nêutrons também deram aos cientistas uma maneira de estimar a quantidade que estava presente. Uma análise de 2013 liderada pelo cientista planetário David Lawrence inferiu uma massa total de água de cerca de 20 mil milhões a um bilião de toneladas métricas, dependendo de suposições sobre a espessura, pureza e extensão dos depósitos. O intervalo publicado abrange um fator de cerca de 50razão pela qual qualquer número simples deve ser tratado com cautela.
Até mesmo o low-end é enorme. Vinte mil milhões de toneladas equivalem aproximadamente à massa de vários milhares de milhões de grandes elefantes africanos. A extremidade superior é cinquenta vezes maior.
A gama é ampla porque a MESSENGER não perfurou os depósitos nem mediu cada área diretamente. Seu instrumento de nêutrons detectou hidrogênio em áreas amplas, enquanto o radar mapeou a refletividade em vez da profundidade. Os investigadores tiveram que inferir o reservatório tridimensional a partir de sinais recolhidos acima da superfície.
A sombra permanente é necessária, mas não é suficiente
Se o frio fosse a história toda, todo fundo de cratera suficientemente escuro deveria conter um depósito semelhante. Eles não.
Um estudo comparando a topografia da MESSENGER com mapas de radar descobriu que todos os grandes depósitos brilhantes de radar estavam em áreas de sombra persistente, mas apenas cerca de 43 a 46 por cento da sombra mapeada hospedava material brilhante de radar. O pesquisa de sombra revelou, portanto, uma assimetria importante: a escuridão permanente pode preservar o gelo, mas não pode criá-lo ou libertá-lo.
A água tinha que vir de algum lugar. Cometas e asteróides ricos em água podem ter fornecido parte dela através de impactos. As reações químicas envolvendo o hidrogênio do vento solar e minerais contendo oxigênio podem ter produzido outra parcela. Grandes impactos também poderiam ter liberado água já retida na crosta de Mercúrio.
Um estudo de modelagem de 2026 examinou o que acontece quando um objeto rico em voláteis atinge Mercúrio. Descobriu-se que um impacto pode criar brevemente uma atmosfera contendo água e transportar uma parte significativa da água para armadilhas polares frias antes que a atmosfera temporária escape ou entre em colapso. Isto não prova que um impacto específico tenha construído os depósitos actuais, mas mostra que a entrega em todo o planeta é fisicamente plausível.
A irregularidade pode, portanto, preservar uma história. Uma cratera pode ter sido posicionada favoravelmente quando ocorreu um impacto rico em água; outro pode ter perdido um depósito mais antigo quando detritos posteriores perturbaram a sua cobertura isolante. O que parece ser uma camada estática de gelo pode ser o registro sobrevivente de muitos episódios de entrega, soterramento e erosão.
Um arquivo congelado, não um oceano escondido
O gelo de Mercúrio não deve ser confundido com um mar enterrado. Os depósitos são provavelmente folhas e manchas misturadas ou cobertas por regolito. Não há boas evidências de um reservatório líquido abaixo deles, e as crateras polares do planeta não estão sendo apresentadas como ambientes habitáveis.
Isso distingue Mercúrio de mundos como Encélado, onde sais, hidrogénio molecular e fósforo apontam para um oceano ativo interagindo com rochas. O valor científico de Mercúrio está em outro lugar. O seu gelo pode preservar uma amostra do material volátil entregue ao interior do Sistema Solar, protegido num congelador natural durante centenas de milhões ou talvez milhares de milhões de anos.
Ainda existem questões básicas que o MESSENGER não conseguiu resolver. Qual a profundidade dos depósitos individuais? Quão puros eles são? Qual é o material de cobertura escuro? A maior parte da água chegou numa época ou acumulou-se através de muitos impactos?
A missão BepiColombo da Europa e do Japão deverá melhorar essa imagem depois de entrar na órbita de Mercúrio. O calendário actual da missão da ESA coloca a chegada orbital em novembro de 2026, com a principal fase científica prevista para começar em abril de 2027. Seus dois orbitadores observarão Mercúrio com instrumentos que complementam os dados da MESSENGER, incluindo novas medições da superfície, composição e ambiente polar.
O aparente paradoxo do gelo de Mercúrio baseia-se num atalho muito humano. Ouvimos dizer que um planeta está próximo do Sol e imaginamos que o calor chega a todos os lados. Mas o calor não é uma identidade que um planeta possua. É energia entrando, passando e saindo de lugares específicos.
No equador ensolarado de Mercúrio, essa energia é punitiva. A alguns milhares de quilómetros de distância, no fundo da cratera direita, o Sol nunca ultrapassa a borda. Sem atmosfera para transportar a fornalha para as sombras, milhares de milhões de toneladas de gelo podem permanecer quase ao lado.
