Researchers have uncovered the mystery of Mercury's 'stealth' colour scheme. The say a steady dusting of carbon from passing comets has slowly painted Mercury black over billions of years. It solves the mystery of Mercury's unusual colouring - which has baffled scientists. The say a steady dusting of carbon from passing comets has slowly painted Mercury with a dark 'stealth' coating over billions of years. Cometary dust is composed of as much as 25 percent carbon by weight, so Mercury would be exposed to a steady bombardment of carbon from these crumbling comets. Using a model of impact delivery and a known estimate of micrometeorite flux at Mercury, researchers calculated suggest that after billions of years of bombardment, Mercury's surface should be anywhere from 3 to 6 percent carbon. 'It's long been hypothesized that there's a mystery darkening agent that's contributing to Mercury's low reflectance,' said Megan Bruck Syal, a postdoctoral researcher at Lawrence Livermore National Laboratory who performed this research while a graduate student at Brown University. 'One thing that hadn't been considered was that Mercury gets dumped on by a lot of material derived from comets.' On average, Mercury is much darker than its closest airless neighbour, our Moon. Airless bodies are known to be darkened by micrometeorite impacts and bombardment of solar wind, processes that create a thin coating of dark iron nanoparticles on the surface. But spectral data from Mercury suggests its surface contains very little nanophase iron, certainly not enough to account for its dim appearance. As comets approach Mercury's neighborhood near the sun, they often start to break apart. Cometary dust is composed of as much as 25 percent carbon by weight, so Mercury would be exposed to a steady bombardment of carbon from these crumbling comets. Using a model of impact delivery and a known estimate of micrometeorite flux at Mercury, Bruck Syal was able to estimate how often cometary material would impact Mercury, how much carbon would stick to Mercury's surface, and how much would be thrown back into space. Her calculations suggest that after billions of years of bombardment, Mercury's surface should be anywhere from 3 to 6 percent carbon. The next part of the work was to find out how much darkening could be expected from all that impacting carbon. For that, the researchers turned to the NASA Ames Vertical Gun Range. The 14-foot canon simulates celestial impacts by firing projectiles at up to 16,000 miles per hour. Experiments show that impact material is significantly darkened when impacts occur in the presence of complex organics - shown here on the right . For this study, the team launched projectiles in the presence of sugar, a complex organic compound that mimics the organics in comet material. The heat of an impact burns the sugar up, releasing carbon. Projectiles were fired into a material that mimics lunar basalt, the rock that makes up the dark patches on the nearside of the Moon. 'We used the lunar basalt model because we wanted to start with something dark already and see if we could darken it further,' said Peter Schultz, professor emeritus of geological sciences at Brown and a co-author of the new research. The experiments showed that tiny carbon particles become deeply embedded in the impact melted material. The process reduced the amount of light reflected by the target material to less than 5 percent -- about the same as the darkest parts of Mercury. Importantly, spectroscopic analysis of the impact samples revealed no distinctive spectral fingerprints, again similar to flat spectral signatures from Mercury. 'We show that carbon acts like a stealth darkening agent,' Schultz said. 'From the standpoint of spectral analysis, it's like an invisible paint.' And that paint has been building up on Mercury's surface for billions of years. 'We think this is a scenario that needs to be considered,' Schultz said. 'It appears that Mercury may well be a painted planet.'
Dusting of carbon from passing comets has made Mercury darker .
Mercury's surface is anywhere from 3 to 6 percent carbon .
Has given the planet an almost black appearance .
חוקרים חשפו את המסתורין של ערכת הצבעים 'ההתגנבות' של מרקורי. נניח כי אבק מתמשך של פחמן משביטים חולפים צבעו אט אט את מרקורי בשחור במשך מיליארדי שנים. זה פותר את תעלומת הצביעה יוצאת הדופן של מרקורי - מה שבלבל את המדענים. נניח שאבק מתמשך של פחמן משביטים חולפים צבעו באיטיות את מרקורי בציפוי 'חמקן' כהה במשך מיליארדי שנים. אבק שביט מורכב מ-25 אחוז פחמן במשקל, כך שמרקורי ייחשף להפצצה מתמדת של פחמן מהשביטים המתפוררים הללו. באמצעות מודל של העברת פגיעה ואומדן ידוע של שטף המיקרומטאוריטים במרקורי, חוקרים שחושבו מצביעים על כך שאחרי מיליארדי שנים של הפצצות, פני השטח של מרקורי צריכים להיות בין 3 ל-6 אחוזי פחמן. "השערה מזמן הייתה שיש גורם מחשיך מסתורי שתורם להחזרה הנמוכה של מרקורי", אמרה מייגן ברוק סיאל, חוקרת פוסט-דוקטורט במעבדה הלאומית לורנס ליברמור, שביצעה את המחקר הזה בעודה סטודנטית לתואר שני באוניברסיטת בראון. "דבר אחד שלא נלקח בחשבון הוא שמרקורי מושלכת על ידי הרבה חומר שמקורו בשביטים." בממוצע, מרקורי הרבה יותר כהה משכנו חסר האוויר הקרוב ביותר, הירח שלנו. ידוע כי גופים חסרי אוויר מוחשכים על ידי פגיעות מיקרומטאוריט והפצצות של רוח שמש, תהליכים היוצרים ציפוי דק של ננו-חלקיקי ברזל כהים על פני השטח. אבל נתונים ספקטרליים של מרקורי מראים כי פני השטח שלו מכילים מעט מאוד ברזל ננופאזי, בהחלט לא מספיק כדי להסביר את המראה האפלולי שלו. כאשר שביטים מתקרבים לשכונה של מרקורי ליד השמש, הם מתחילים לעתים קרובות להתפרק. אבק שביט מורכב מ-25 אחוז פחמן במשקל, כך שמרקורי ייחשף להפצצה מתמדת של פחמן מהשביטים המתפוררים הללו. באמצעות מודל של העברת פגיעות ואומדן ידוע של שטף המיקרומטאוריט במרקורי, ברוק סיאל הצליח להעריך באיזו תדירות חומר כוכבי שביט יפגע במרקורי, כמה פחמן יידבק לפני השטח של מרקורי, וכמה יושלך חזרה לחלל. החישובים שלה מצביעים על כך שאחרי מיליארדי שנים של הפצצות, פני השטח של מרקורי צריכים להיות בין 3 ל-6 אחוזי פחמן. החלק הבא של העבודה היה לגלות כמה התכהות אפשר לצפות מכל הפחמן המשפיע. לשם כך פנו החוקרים לטווח התותחים האנכיים של נאס"א איימס. הקנון באורך 14 רגל מדמה פגיעות שמימיות על ידי ירי קליעים במהירות של עד 16,000 מייל לשעה. ניסויים מראים שחומר ההשפעה מוכהה באופן משמעותי כאשר השפעות מתרחשות בנוכחות חומרים אורגניים מורכבים - מוצג כאן מימין. לצורך מחקר זה, הצוות שיגר קליעים בנוכחות סוכר, תרכובת אורגנית מורכבת המחקה את החומרים האורגניים בחומר השביט. חום הפגיעה שורף את הסוכר ומשחרר פחמן. קליעים נורו לתוך חומר המחקה את בזלת הירח, הסלע המרכיב את הכתמים הכהים בצידו הקרוב של הירח. "השתמשנו במודל הבזלת הירחי כי רצינו להתחיל כבר עם משהו אפל ולראות אם נוכל להחשיך אותו עוד יותר", אמר פיטר שולץ, פרופסור אמריטוס למדעי הגיאולוגיה בבראון ושותף למחקר החדש. הניסויים הראו שחלקיקי פחמן זעירים נעשים מוטבעים עמוק בחומר המומס. התהליך הפחית את כמות האור המוחזרת מחומר המטרה לפחות מ-5 אחוז - בערך כמו החלקים הכהים ביותר של מרקורי. חשוב לציין, ניתוח ספקטרוסקופי של דגימות ההשפעה לא גילה טביעות אצבע ספקטרליות ייחודיות, שוב בדומה לחתימות ספקטרליות שטוחות של מרקורי. "אנחנו מראים שפחמן מתנהג כמו חומר חשיכה חמקני", אמר שולץ. "מנקודת המבט של ניתוח ספקטרלי, זה כמו צבע בלתי נראה." והצבע הזה הצטבר על פני השטח של מרקורי כבר מיליארדי שנים. "אנחנו חושבים שזהו תרחיש שצריך לקחת בחשבון", אמר שולץ. "נראה שמרקורי עשוי בהחלט להיות כוכב לכת צבוע."
אבק של פחמן משביטים חולפים הפך את מרקורי לכהה יותר.
פני השטח של כספית הם בכל מקום בין 3 ל-6 אחוז פחמן.
העניק לכוכב הלכת מראה כמעט שחור.