Archive for 16. Juni 2011

Verblüffende Merkur-Erkenntnisse aus dem Orbit: der Planet ist voller flüchtiger Elemente – und sein Magnetfeld um 1/5 nach Norden verrutscht

16. Juni 2011

Außer einem Pretty Picture pro Tag mit karger Unterschrift waren seit dem Orbit-Einschuss von MESSENGER am 18. März keine neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse über den Merkur in die Welt gelangt – aber das hat sich heute Nachmittag mit einer Pressekonferenz gründlich geändert: Chemie wie Physik des innersten Planeten sind ganz anders als gedacht, er wird dem Mond, dem er nur sehr oberflächlich zu gleichen scheint, immer unähnlicher, und in seiner Komplexität ist er den anderen drei terrestrischen Planeten des Sonnensystems ebenbürtig. All dies Erkenntnisse der sieben Instrumente an Bord des NASA-Orbiters, der jetzt 1/4 seiner 1-Erd-jährigen Mission hinter sich hat und bereits ein Merkur-Jahr, ein Perihel und eine Sonnenkonjunktion (von der Erde aus gesehen) überstanden und gerade seine erste Bahnkorrektur absolviert hat, die die Apoapsis wieder auf 200 km absenkte. Alle Instrumente trotzen den extremen Bedingungen in der Merkur-Umlaufbahn, und die Fülle der neuen Erkenntnisse umfasst insbesondere dies:

  • Der Merkur enthält erstaunlich viel flüchtige Elemente, die ihm bei einer vielfach vermuteten heißen Entstehungsgeschichte eigentlich gründlich ausgetrieben worden sein müssten. So ist sein Verhältnis des flüchtigen Kaliums zum nichtflüchtigen Thorium größer als bei den anderen terrestrischen Planeten (Grafik oben) und erst recht beim per Impakt entstandenen Erdmond. Ebenso enthält der Merkur mindestens 10-mal mehr Schwefel als Erde und Mond, was ebenso (wie auch die berühmte Natrium-Atmosphäre des Planeten, siehe ISAN 54-5) für eine Welt spricht, die keine heiße Vergangenheit hatte. Auch in seiner Chemie insgesamt liegt der Merkur isoliert im inneren Sonnensystem (Grafik Mitte): Entstand er aus anderen Bausteinen? Ging es im inneren solaren Urnebel anders zu? Hat seine Evolution seither (z.B. exotischer Vulkanismus, der besonders viel Schwefel förderte) die Chemie seiner Oberfläche markant verändert?

  • Das Magnetfeld Merkurs ist um 1/5 nach Norden verrutscht, d.h. der magnetische Äquator des Planeten liegt 480 km nördlich des geografischen: Der Dynamo im Inneren muss ganz anders gestrickt sein als bei der Erde. Kurioserweise ist auch das Feld des Gasplaneten Saturn in ähnlicher Weise (aber nicht so stark) versetzt, was nun immerhin kein Alleinstellungsmerkmal im Sonnensystem mehr ist. Das verrutschte Merkurfeld führt dazu, dass eine viel größere Fläche um den Süd- als um den Nordpol dem Sonnenwind direkt ausgesetzt ist und „Weltraumverwitterung“ erleben sollte: Das werden entsprechende MESSENGER-Instrumente noch überprüfen. In der Folge der Magnetfeldstruktur treten auch nur in mittleren Nordbreiten große Ausbrüche energiereicher Elektronen auf (Grafik unten), die bei den drei äquatornahen Vorbeiflügen MESSENGERs mithin nicht registriert werden konnten. Dafür aber einst von Mariner 10 – und nun regelmäßig „wie ein Uhrwerk“, und das von einem Instrument, das dafür gar nicht gedacht war: Wenn die Elektronen die Hülle des Orbiters treffen, erzeugen sie charakteristische Röntgenstrahlung.

  • Finstere Merkurkrater könnten Riesenmengen Wassereis enthalten, sogar mehr als in stets schattigen polaren Kratern auf dem Erdmond geparkt ist: Noch ist dies eine kühne Extrapolation, aber nicht mehr lange. Vor 20 Jahren waren per irdischem Radar stark reflektierende Zonen an den Merkurpolen entdeckt worden, die zu Kratern passten – und in einem Fall hat der Laserhöhenmesser MESSENGERs bereits zeigen können, dass dieser 25-m-Krater tatsächlich tief genug ist, dass auf seinen Boden nie die Sonne scheint. Der erste Test der Eis-Hypothese wurde also „mit wehenden Fahnen“ passiert, aber viele werden noch folgen: nicht nur bei anderen Kratern sondern auch mit MESSENGER-Instrumenten, die das Eis direkt(er) nachweisen können sollten, namentlich durch erhöhten Wasserstoffgehalt. Derweil hat der Höhenmesser schon über 2 Mio. Messungen geliefert (die Höhenunterschiede auf dem Merkur übersteigen 9 km; besonders tief liegt der Norden), während die Kamera mehr als 20’000 Bilder machte und die Merkurkarte gerade an den Polen dank direkter Überflüge schon stark verbessert hat.

Der Merkur hat sich in den ersten Monaten von MESSENGER (siehe Artikel 938b) im Orbit – mehr noch als nach dem ersten, zweiten und dritten Flyby auf dem langen Hinweg – als ein „Planet mit eigener Persönlichkeit“ entpuppt: Das „hat uns etwas zu sagen“ über die Zustände bei der Bildung des inneren Sonnensystems. Und sogar noch mehr: In vielen Exoplaneten-Systemen ist man auf (zuweilen nur wenige Erden große) Planeten gestoßen, die ähnlich nahe um ihre Sonnen kreisen wie der Merkur um unsere. Die Vielfalt der vier inneren Planeten des Sonnensystems, die sich durch die Merkur-Erkenntnisse erneut vergrößert hat, läßt da einiges an Möglichkeiten erwarten.