Sonnensystem-Basiswissen: Steckbrief: Merkur - letzter Fels vor der Sonne

Merkur
© NASA, JPL / Caltech
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Merkur – nahe der Sonne schwer zu sehen

Der sonnennächste Planet Merkur ist eine Gluthölle. Die Menschheit kennt ihn schon seit dem Altertum. Allerdings ist er in unseren Breiten nicht so leicht zu sehen, da er sich immer dicht bei der Sonne aufhält. Nur kurz vor Sonnenaufgang oder kurz nach Sonnenuntergang zeigt er sich zu besonderen Zeiten dicht über dem jeweiligen Horizont. Trotz seiner geringen Größe, er ist mit 4878 Kilometern der kleinste Planet des Sonnensystems, kann er doch recht hell leuchten.

Steckbrief: Merkur
© Merkur: NASA; Text: Sterne und Weltraum
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Merkur im Fernrohr und als Radarecho

Lange Zeit war nur sehr wenig über Merkur bekannt, selbst nach der Erfindung des Fernrohrs im 17. Jahrhundert ließ sich nur wenig mehr als seine Phasengestalt erahnen. Aber schon früh war den Astronomen klar, dass Merkur wegen seiner großen Nähe zur Sonne sehr heiß sein muss. Lange Zeit wurde vermutet, dass der sonnennächste Planet dem Zentralgestirn stets die gleiche Seite zuwendet, er also genau so schnell rotiert, wie er für einen Umlauf um die Sonne benötigt, nämlich 88 Tage. Somit nahmen die Astronomen an, dass die der Sonne stets zugewandte Seite durch die Einwirkung der Sonnenhitze über Milliarden von Jahren hinweg völlig durch Erweichung der Gesteine eingeebnet wäre. Dagegen sollte die ewig dunkle Seite eisig kalt und sehr zerklüftet sein. Diese Vorstellungen hielten sich bis Mitte der 1960er Jahre, erst dann zeigten Radarbeobachtungen von der Erde aus, dass Merkur nicht in 88 Tagen rotiert. Seine Rotationsperiode beträgt 59 Tage, somit dreht er sich in zwei Merkurjahren (176 Tage) dreimal um seine Achse. Dieses Verhalten wird als 2:3-Resonanz bezeichnet.

Merkur
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Der innere Aufbau der erdähnlichen Planeten
© NASA
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Alle erdähnlichen Planeten im Sonnensystem weisen prinzipiell den gleichen inneren Aufbau auf: Eine dünne Kruste aus Silikatmineralen bedeckt einen mächtigen, ebenfalls aus Silikaten bestehenden Mantel, an dem sich ein Kern aus metallischem Eisen und Nickel anschließt. Nur von der Erde ist bislang eine Untergliederung des Zentralbereichs in einen flüssigen äußeren und einen festen inneren Kern bekannt. Der Aufbau der anderen Planeten wurde aus Modellrechnungen abgeleitet.

Der innere Aufbau von Merkur

Merkur nimmt im Hinblick auf seinen inneren Aufbau eine Sonderstellung im Sonnensystem ein. Nach einem nur rund 400 bis 800 Kilometer mächtigen Mantel aus silikatischen Mineralen stößt man bereits auf den Eisenkern des Planeten. Er nimmt rund 40 Prozent des Gesamtvolumens ein, bei der Erde nur etwa ein Viertel. Merkur ist der Planet mit der höchsten Dichte im Sonnensystem. Bei den massereicheren Himmelskörpern Venus und Erde sorgt die Kompression des Planeteninneren durch das Gewicht der darüberliegenden Schichten dafür, dass das Material dichter zusammengespresst wird. Somit steigt deren mittlere Dichte an. Berücksichtigt man jedoch diesen Effekt, dann ist die mittlere Dichte von Merkur die höchste.

Raumsonden besuchen Merkur

Aus bahnmechanischen Gründen ist Merkur eine schwierig zu erreichende Welt. Deswegen stieß erst im Jahr 1974 eine Raumsonde zu ihm vor: Mariner 10 flog dreimal an Merkur vorbei und konnte dabei erstmals etwa die Hälfte seiner Oberfläche im Detail erfassen. Sie enthüllten den sonnennächsten Planeten als eine von Einschlagkratern übersäte Welt ohne nennenswerte Atmosphäre, die unserem Erdmond auf den ersten Blick zum Verwechseln ähnelt. Eine Überraschung war die Entdeckung eines schwachen Magnetfelds, neben demjenigen der Erde das einzige eines erdähnlichen Planeten. Seine Feldstärke beträgt etwa ein Prozent derjenigen des Erdmagnetfelds.

Endlich: Messenger bei Merkur

Mehr als 30 Jahre sollte es dauern, bis sich wieder eine Raumsonde zu Merkur aufmachte, es war die US-Raumsonde Messenger, die im März 2011 in eine Umlaufbahn um den Planeten eintrat. Seitdem hat sie dessen Oberfläche vollständig erfasst, so dass nun ein Gesamtatlas des Planeten zur Verfügung steht. Auch konnte die Sonde das Langzeitverhalten der äußerst dünnen Atmosphäre und des Magnetfelds erstmals detailliert und über einen Zeitraum von mehreren Jahren hinweg beobachten.

Eine Welt mit eigenem Charakter und eigener Geschichte

Die Daten von Messenger zeigen, dass auf Merkur deutlich andere Erscheinungsformen innerer geologischer Aktivität zu beobachten sind, als auf dem Erdmond. Deutlich zeigt sich das im Bereich des Vulkanismus: Es finden sich Ausbruchsstellen, an denen offenbar gasreiche Lava zu Tage trat und dabei in Feuerfontänen ähnlich denjenigen der Vulkane von Hawaii ausgeworfen wurden. Derartige Strukturen sind vom Erdmond nicht bekannt.

Ein schrumpfender Planet

Des Weiteren bemerkenswert sind die Runzelrücken und Verwerfungen, welche die gesamte Planetenoberfläche überziehen. Sie sind ein Beleg dafür, dass Merkur in den viereinhalb Milliarden Jahren nach seiner Entstehung abkühlte und dabei – ähnlich wie ein trocknender Apfel – um mehrere Kilometer schrumpfte. Die neuesten Untersuchungen gehen davon aus, dass der Durchmesser des sonnennächsten Planeten zwischen 6 und 14 Kilometer abgenommen hat, als das Innere auskühlte und dabei im Volumen abnahm. Derartige Strukturen sind nur von Merkur bekannt.

Die Discovery Rupes auf Merkur
© NASA / JHUAPL / Carnegie Institution of Washington
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Durch die Schrumpfung des Planeteninneren durch Abkühlung legte sich die starre Kruste des Merkur in Falten. Die Discovery Rupes auf diesem Bild durchziehen den Krater Rameau und erstrecken sich über rund 400 Kilometer. Solche Strukturen werden als Verwerfungen bezeichnet und können auf Merkur einen Höhenunterschied von bis zu vier Kilometern erreichen.

Die Sonne nagt die Merkuroberfläche an

Sehr ungewöhnlich sind auch die angeätzten Regionen, englisch: etched oder pitted terrains. Es sind Gebiete voll kleiner, unregelmäßig geformter Gruben. Hier gehen die Planetenforscher davon aus, dass durch die enorme Sonneneinstrahlung auf Merkur leichter flüchtige Bestandteile der aus Silikatgesteinen bestehenden Kruste regelrecht herausgekocht werden. Dabei handelt es sich vor allem um Mitglieder der Alkalimetalle wie Natrium und Kalium, aber auch der Erdalkalimetalle wie Kalzium. Sie verdampfen von der Oberfläche, so dass die Mineralstrukturen von Kristallen wie Feldspat zusammenbrechen und somit nach und nach Löcher in der Merkuroberfläche entstehen. Die verdampften Metalle bilden dann die äußerst dünne Atmosphäre von Merkur.


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© SuW-Grafik / Axel M. Quetz
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