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Merkur : Kleiner Planet mit riesigem Eisenkern

  • -Aktualisiert am

Die Messenger-Sonde hat den Merkur fest im Blick. Bild: Nasa

Der Merkur wird seit einem Jahr von der Raumsonde Messenger observiert. Jetzt hat diese ins Innere des sonnennächsten Planeten geblickt.

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          Der Merkur ist von den erdähnlichen Planeten unseres Sonnensystems am wenigsten erforscht. Aufgrund seiner Sonnennähe ist er ein schwieriges, für Teleskope und satellitengestützte Instrumente ziemlich unzugängliches Beobachtungsobjekt. Entsprechend dürftig war bislang das Wissen, das im Wesentlichen auf den Daten beruhte, die in den siebziger Jahren die Raumsonde Mariner-10 übermittelt hatte. Seit dem 18. März 2011 umkreist nun die amerikanische Raumsonde Messenger den sonnennächsten Planeten und erkundet dessen Oberfläche. Nach einem Jahr intensiver Erforschung des Merkur können die Forscher nun mit zum Teil überraschenden Ergebnissen aufwarten.  Unerwartet ist jetzt das neue Bild vom inneren Aufbau des Planeten.

          Eine Zwiebel als Kern

          Seit langem weiß man, dass Merkur, der mit rund 4880 Kilometer Durchmesser kleinste Planet im Sonnensystem, ungewöhnlich schwer ist und entsprechend viel schweres Material wie Eisen enthalten muss. Bislang hatte man deshalb angenommen, dass Merkur einen großen Eisenkern besitzt, der rund drei viertel des Planetendurchmessers ausmacht. Aus dem Verlauf der Flugbahn von Messenger, die über Polregionen des Planeten hinwegführt und so dem Einfluss des gesamten Schwerefelds des Planeten ausgesetzt ist, haben die Forscher vom Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge abgeleitet, dass der Kern des Merkur noch größer ist und aus unerwartet vielen Schichten besteht.

           Der Merkur aus einer Entfernung von 27.000 Kilometern aufgenommen

          So beginnt unter der Kruste und dem Gesteinsmantel bereits in einer Tiefe von knapp vierhundert Kilometern der äußere, feste Kernbereich. Er muss neben Eisen auch große Mengen an Schwefel enthalten, das sich mit dem Eisen zu Eisensulfid verbunden hat. Nach innen schließt sich ein zumindest teilweise flüssiger Kernbereich an, der einen vermutlich festen zentralen Eisenkern umgibt, wie die Wissenschaftler um Maria Zuber und David Smith in der Online-Ausgabe der Zeitschrift „Science“ (doi: 10.1126/science.1218805 und 10.1126/science.1218809)  berichten.

          Blick auf die Nordhemisphäre des Merkur, hier im Höhenprofil

          Bausteine vom Jenseits

          Der hohe Schwefelanteil zumindest im äußeren Kernbereich ist nach Ansicht des amerikanischen Planetenforschers Stanton Peale ein starker Hinweis darauf, dass die ursprünglichen „Bausteine“ des Merkur nicht allein aus dem sonnennahen Teil der Gas- und Staubwolke stammen, die vor mehr als 4,6 Milliarden Jahren die Rohstoffe für die Planeten bereithielt. Peale, inzwischen emeritiert, hat schon vor vielen Jahren an der University of California in Santa Barbara Verfahren zur Entschleierung der Struktur des Merkurkerns konzipiert. Seiner Meinung nach müsse Merkur auch Bestandteile haben, die aus weiter entfernten Regionen kommen - eine Erkenntnis, die für das Verständnis der Planetenentstehung allgemein Konsequenzen habe.

          Wie flach die Merkuroberfläche ist, erkennt man an diesem farblich kodierten Höhenprofil eines Ausschnitts der nördlichen Hemisphäre des Planeten. Die violetten Farbtöne entsprechen tieferen Lagen. Bei den grünen, gelben und weißen Bereichen handelt es sich um höhere Gebiete. Deutlich zu erkennen sind die runden Einschlagkrater.

          Flach wie der Mond

          Der überraschend geringe Höhenunterschied zwischen den höchsten Erhebungen und den tiefsten Senken (zumindest auf der bislang erfassten Nordhalbkugel des Planeten), den man nun festgestellt hat, dürfte mit dem großen, massereichen Kern des Merkur in Zusammenhang stehen. Das Höhenspektrum umfasst nur rund 9,5 Kilometer, gegenüber 19 Kilometern beim deutlich kleineren Mond und fast 30 Kilometern beim etwa anderthalbmal so großen Mars. Durch die vergleichsweise große Schwerkraft an der Merkuroberfläche scheinen größere Höhenunterschiede in der dünnen Gesteinskruste tendenziell eingeebnet worden zu sein.

          Aktive Oberfläche

          Da sich ein großer Kern auch langsamer abkühlt, hat er noch über längere Zeit nach der Planetenentstehung hinreichend starken Vulkanismus gefördert und so zusätzlich zu einer „Glättung“ der Oberfläche beigetragen. Daten des Radarhöhenmessers von Messenger zeigen zum Beispiel, dass Teile des riesigen Caloris-Beckens, des mit 1550 Kilometer Durchmesser größten Einschlagskraters auf Merkur, über die Gebirgsringe am Rand hinaus aufragen. Darüber hinaus sind Spuren einer lang anhaltenden vulkanischen und tektonischen Aktivität an vielen Stellen der inzwischen von mehr als hunderttausend Aufnahmen detailreich erfassten Merkuroberfläche zu erkennen.

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