Direkt zum Inhalt

Merkur: Überraschend dynamisch

Viel war bislang nicht bekannt über den sonnennächsten Planeten. Im Januar 2008 flog die Raumsonde Messenger dicht an ihm vorbei und sandte eine Fülle von Bildern und Messdaten zur Erde. Und die zeugen von einem geologisch wesentlich aktiveren Merkur als bislang angenommen.
Die US-Raumsonde Messenger passiert den sonnennächsten Planeten Merkur
Merkur konnte lange Zeit als ein Stiefkind der Planetenforschung gelten, denn seit Beginn der Raumfahrt vor mehr als fünfzig Jahren erkundete ihn nur eine einzige Raumsonde: Mariner 10. 2008, nach einer Pause von 33 Jahren, passierte schließlich die kleine US-Raumsonde Messenger (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging) den innersten Planeten in einem Abstand von nur 200 Kilometern.

Merkur im Blick von Mariner-10 | So sah die Raumsonde Mariner-10 den innersten Planeten Merkur im März 1974. Am linken Rand des Planeten lässt sich das zur Hälfte beleuchtete Caloris-Becken erkennen, der größte bekannte Einschlagkrater auf Merkur. Er erstreckt sich über rund 1340 Kilometer.
Mariner 10 erfasste in den 1970er Jahren etwa 45 Prozent der Merkuroberfläche, mit Messenger konnten die Forscher nun einen wesentlich detailreicheren Blick auf bereits untersuchte Gebiete werfen und zusätzlich über zwanzig Prozent unbekannten Landes erforschen. Besondere Aufmerksamkeit erregten die deutlichen Belege von Vulkanismus auf Merkur.

Bislang waren die Forscher davon ausgegangen, dass der innerste Planet, ähnlich wie der Erdmond, eine geologische Museumswelt ist. Sein Inneres sollte wegen der geringen Größe und Masse längst ausgekühlt und damit fest sein. Damit wäre jegliche geologische Aktivität auf Merkur seit langer Zeit erloschen, und seine Oberfläche würde nur noch durch Einschläge von Asteroiden und Kometen verändert.

Die von Messenger neu entdeckten vulkanischen Strukturen finden sich besonders im Umfeld und im Inneren des größten bekannten Einschlagbeckens auf Merkur, der rund 1500 Kilometer großen "Caloris Planitia" [1]. Dieser riesige Krater bildete sich vor rund 3,8 Milliarden Jahren. In seinem Zentrum und an den Rändern sind vulkanische Formen sichtbar, die eindeutig auf basaltische Lava zurückzuführen sind.

Das Caloris-Becken auf Merkur | Auf dieser Falschfarbenaufnahme des Merkur der US-Raumsonde Messenger ist das rund 1500 Kilometer große Einschlagbecken Caloris als orangefarbener Fleck zu erkennen. Im Inneren und im Umfeld des Beckens finden sich zahlreiche Hinweise auf vulkanische Eruptionen.
Hier durchbrachen – deutlich nach der Entstehung von Caloris – heiße Gesteinsschmelzen die Merkurkruste und breiteten sich entlang dem lokalen Gefälle an der Oberfläche aus. An manchen Stellen lassen sich noch die Fronten einzelner Lavaströme entdecken. Aber Messenger stieß auch auf Belege für explosiven Merkur-Vulkanismus. Eine Aufnahme aus dem Umfeld des Caloris-Beckens zeigt einen unregelmäßig geformten vulkanischen Krater, dessen Umgebung von einer glatten Schicht so genannter Pyroklastika eingenommen wird [2].

Die Schicht bedeckt teilweise bereits vorher vorhandene Einschlagkrater und weist selbst nur sehr wenige Krater auf. Pyroklastika entstehen, wenn in den Laven gelöste Gase bei der plötzlichen Druckentlastung an der Oberfläche die Gesteinsschmelze aufschäumen lassen und dabei auseinanderblasen. Es bilden sich feine Partikel, die als so genannte vulkanische Aschen im Umfeld um den Vulkan niedergehen. Zudem gesellen sich auch größere Fetzen geschmolzenen Gesteins dazu, die als vulkanische Bomben bezeichnet werden.

Eine Lavaebene mit Verwerfung | Nur auf Merkur zu sehen sind derartige Verwerfungen wie diese am rechten Bildrand. Sie entstanden, als der ganze Planet durch Abkühlung schrumpfte und dabei seine bereits feste Kruste wie bei einem austrocknenden Apfel in Falten warf.
Bereits die die Aufnahmen der Mariner-Sonde entlarvten eine große Anzahl von Bruchlinien, Falten und andere Spuren, die allesamt darauf hindeuten, dass sich die Oberfläche einst zusammenzog als der sich der eisenreiche Kern abkühlte. Die nun gewonnenen Daten bestätigen diesen Verdacht, mehr noch: Die durch die Kontraktion hervorgerufenen Spannungen an der Oberfläche waren etwa ein Drittel größer als bisher angenommen [3].

Auch wenn Merkur in seinem Kern viel Eisen enthält – rund sechzig Prozent seines Gewichts beruhen auf diesem Element – ist es relativ selten in den Materialien auf der Oberfläche zu finden. Die durchschnittliche Häufigkeit beträgt dort weniger als sechs Prozent. Und dieser oberflächliche Eisenmangel ist ungewöhnlich im Vergleich zu anderen Planeten des inneren Sonnensystems. Bislang grübeln die Wissenschaftler noch, wo das Metall geblieben sein könnte.

Ein früheres Rätsel konnten die Planetenforscher mit Hilfe der neuen Daten hingegen lösen. Mariner 10 hatte in den 70er Jahren ein schwaches Magnetfeld nachgewiesen. Allerdings bestand keine Einigkeit darin, ob es sich dabei um ein im Merkurinneren erzeugtes Magnetfeld handelt oder ob es durch magnetische Minerale in der festen Kruste erzeugt wird, die als eine Art von Dauermagneten wirken.

Abgründe | Nur 21 Minuten nach der nächsten Annäherung, 5800 Kilometer vom Planeten entfernt, knipste die Schmalwinkelkamera an Bord von Messenger die Merkuroberfläche nahe des Äquators – auf der bislang unerforschten Seite. Selbst Krater mit Durchmessern von 300 Metern sind auf dem Bild noch zu erkennen. Zudem zeigt sich der bisher höchste und längste beobachtete Steilhang auf Merkur, der einen breiten Schatten wirft. Von der oberen Bildmitte bis zur rechten unteren Ecke zieht er sich in einer Kurve über die Aufnahme.
Messenger konnte nun zweifelsfrei zeigen, dass das Merkurmagnetfeld im großen Eisenkern des Planeten entsteht [4]. In Merkurinneren müssen also größere Teile des Kerns flüssig sein, und sich wie bei der Erde in konvektiver Bewegung befinden. Dabei steigen heißere, also weniger dichte Partien der Nickel-Eisen-Legierung vom Zentrum her auf, während kühlere und damit dichtere Teile zum Zentrum hin absinken. Im Planetenkern fließen auch größere elektrische Ströme, die in Zusammenwirkung mit den Materieströmen das schwache, aber deutlich messbare Magnetfeld des innersten Planeten erzeugen. Dennoch erreicht es nur etwa ein Prozent der Feldstärke des irdischen Magnetfelds.

Auch wenn Merkur etwa zur selben Zeit und durch dieselben Prozesse wie seine Geschwister entstanden sein müsste, tanzt er in vielen Dingen aus der Reihe. Im Oktober 2008 soll Messenger bei seinem zweiten Vorbeiflug weitere dreißig Prozent des Planeten ablichten. Doch die Wissenschaftler fiebern 2011 entgegen, wenn Messenger in einen Orbit um Merkur einschwenken wird. Erst dann lassen sich globale Daten sammeln und endlich verlässliche Aussagen über seine Sonderheiten machen.

Lesermeinung

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

  • Quellen
[1] Head, J.W. et al.: Volcanism on Mercury: Evidence from the First MESSENGER Flyby In: Science 321: S. 69–72, 2008.
[2] Murchie, S. et al.: Geology of the Caloris Basin, Mercury: A View from MESSENGER In: Science 321: S. 73–76, 2008.
[3] Solomon, S.C. et al.: Return to Mercury: A Global Perspective on MESSENGER's First Mercury Flyby In: Science 321: S. 59–62, 2008.
[4] Anderson, B.J. et al.: The Structure of Mercury's Magnetic Field from MESSENGER's First Flyby In: Science 321: S. 82–85, 2008.

Partnerinhalte