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Enregistrement W4412121273 · doi:10.5194/epsc-dps2025-102

Mercury’s Hollows : A Potential Signature of the Sulfur Exosphere-Subsurface Transport

2025· preprint· en· W4412121273 sur OpenAlexaff
S. Verkercke, François Leblanc, Jean-Yves Chaufray, Michael Phillips, Giovanni Munaretto, Emma Caminiti, Liam S. Morrissey

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiquePlanetary Science and Exploration
Établissements canadiensMemorial University of Newfoundland
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMercury (programming language)ExosphereSulfurEnvironmental chemistryEnvironmental scienceChemistryComputer science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Mercury’s surface that interacts directly with solar particles and micro-meteoroids, resulting in a surface-bound exosphere composed of planetary atoms (Leblanc & Johnson 2003, Berezhnoy & Klumov 2008). Various elements, such as Na, K, Ca, and Mg, have been detected on Mercury's surface and in its exosphere (McClintock et al. 2018). However, while sulfur has been identified on Mercury's surface (Nittler et al. 2020), it has not been observed in the exosphere (Leblanc et al. 2023). Despite this, numerous studies predict that sulfur, like other volatiles, should be released through micro-meteoroid impact vaporization and photon-stimulated desorption (Sprague et al. 1995, Berezhnoy & Klumov 2008, Schaible et al. 2020). Mercury's surface can reach temperatures up to ~700 K on the dayside, allowing atoms to thermally desorb from the surface. The temperature gradient in Mercury's porous regolith should promote Knudsen diffusion in the subsurface. Repeated adsorption and desorption could lead to the migration of volatiles within the regolith, creating a long-term reservoir (Verkercke et al. 2024).Recent research suggests that geological formations known as hollows, primarily observed in craters, might be formed by the local accumulation of subsurface sulfur (Phillips et al. 2021, Barraud et al. 2023). These features could be maintained by the migration of atomic sulfur in the exosphere and/or diffusion processes in the subsurface. In fact, subsurface volatile reservoirs have been proposed to explain the origin of certain geological features. Calcium sulfide has been suggested as a candidate to account for the presence of low-reflectance material, including hollows (Barraud et al. 2023). The correlation of these features with impact craters indicates that the volatiles forming these structures are buried and require impacts to be exposed (Thomas et al. 2014, Blewett et al. 2016, Phillips et al. 2021).The variability of sulfur in Mercury's exosphere and subsurface was recently examined using an exospheric global model (EGM) (Verkercke et al. 2025). This model uses a Monte-Carlo approach to predict the ejection of surface atoms (Leblanc & Johnson 2010) through four processes: photon-stimulated desorption (PSD), solar wind sputtering (SWS), micro-meteoroid impact vaporization (MMIV), and thermal-stimulated desorption (TSD). Verkercke et al. (2025) predicted that sulfur primarily accumulates at the cold poles, which are a result of Mercury's 3:2 spin-orbit rotation, particularly in areas with high calcium surface abundance. However, this study did not correlate the total sulfur quantity in Mercury's regolith with hollows. Since the material forming hollows is believed to be buried in the subsurface, this study focuses on the volatiles accumulated in the regolith and shielded from ejection processes. Using a 3-D EGM with the same assumptions as Verkercke et al. (2025), this work aims to analyze the amount of sulfur as a function of depth in the regolith and compare the spatial distribution of the sulfur reservoir with the hollows' spatial distribution reported by Thomas et al. (2014) and Blewett et al. (2016). Additionally, a similar analysis is conducted for sodium on Mercury to compare the reservoir formation processes between the two volatile species. Our results indicate a similar spatial distribution of the sulfur reservoir and hollows, with no such correlation found for sodium, emphasizing the role of hot and cold longitudes in the formation of these reservoirs.References Barraud, O., Besse, S., & Doressoundiram, A. (2023). Low sulfide concentration in Mercury’s smooth plains inhibits hollows. Science Advances, 9(12), eadd6452.Berezhnoy, A. A., & Klumov, B. A. (2008). Impacts as sources of the exosphere on Mercury. Icarus, 195(2), 511-522.Blewett, D. T., Stadermann, A. C., Susorney, H. C., Ernst, C. M., Xiao, Z., Chabot, N. L., ... & Solomon, S. C. (2016). Analysis of MESSENGER high‐resolution images of Mercury's hollows and implications for hollow formation. Journal of Geophysical Research: Planets, 121(9), 1798-1813.Leblanc F., Johnson R.E., (2010), Mercury exosphere I. Global circulation model of its sodium component, Icarus, Volume 209, Issue 2, Pages 280-300, ISSN 0019-1035, https://doi.org/10.1016/j.icarus.2010.04.020.Leblanc, F., Sarantos, M., Domingue, D., Milillo, A., Savin, D. W., Prem, P., ... & Raines, J. (2023). How Does the Thermal Environment Affect the Exosphere/Surface Interface at Mercury?. The Planetary Science Journal, 4(12), 227.McClintock, W. E., Cassidy, T. A., Merkel, A. W., Killen, R. M., Burger, M. H., & Vervack Jr, R. J. (2018). Observations of Mercury's Exosphere: Composition and Structure: Chapter-14 (No. GSFC-E-DAA-TN66712). Cambridge University Press.Nittler, L. R., Frank, E. A., Weider, S. Z., Crapster-Pregont, E., Vorburger, A., Starr, R. D., & Solomon, S. C. (2020). Global major-element maps of Mercury from four years of MESSENGER X-Ray Spectrometer observations. Icarus, 345, 113716.Phillips, M. S., Moersch, J. E., Viviano, C. E., & Emery, J. P. (2021). The lifecycle of hollows on Mercury: An evaluation of candidate volatile phases and a novel model of formation. Icarus, 359, 114306. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2021.114306Schaible, Micah J., et al. "Photon‐stimulated desorption of MgS as a potential source of sulfur in Mercury's exosphere." Journal of Geophysical Research: Planets 125.8 (2020): e2020JE006479.Sprague, Ann L., Donald M. Hunten, and Katharina Lodders. "Sulfur at Mercury, elemental at the poles and sulfides in the regolith." Icarus 118.1 (1995): 211-215.Thomas, R. J., Rothery, D. A., Conway, S. J., & Anand, M. (2014). Hollows on Mercury: Materials and mechanisms involved in their formation. Icarus, 229, 221-235.Verkercke, S., Leblanc, F., Chaufray, J. Y., Morrissey, L., Sarantos, M., & Prem, P. (2024). Sodium enrichment of Mercury's subsurface through diffusion. Geophysical Research Letters, 51(21), e2024GL109393.Verkercke, S., Chaufray, J-Y., Leblanc, F., Georgiou, A. P., Phillips, M. S., Munaretto, G.,Lewis , J., Ricketts, A., and Morrissey, L. (2025) A Novel Theoretical Approach to Predict the Inter-Annual Variability of Sulfur in Mercury's Exosphere and Subsurface. Frontiers in Astronomy and Space Sciences

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,014

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,009
Tête enseignante GPT0,213
Écart entre enseignants0,204 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
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