MESSENGER – Neue Erkenntnisse über Merkur

Nach dem Merkurvorbeiflug in 200 km Höhe am 14. Januar 2008 liegen jetzt die ersten Auswertungen und Ergebnisse vor. So waren Vulkane an der Bildung der Oberflächenstrukturen beteiligt, Merkurs Magnetfeld wird weiterhin aktiv im Kern erzeugt und in der chemischen Zusammensetzung von Oberfläche und Atmosphäre wurden Spuren von Wasser gefunden.

Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: NASA, JHU.

Vulkanismus

Über den Ursprung von Merkurs ausgedehnten flachen Ebenen gab es lange Zeit kontroverse Diskussionen. Aus ihrer Ähnlichkeit zu den mit erstarrter Lava gefüllten Becken des Mondes schloss man auf Meteoriteneinschläge und das dabei ausgeworfene Material als Entstehungsursache. Gleichzeitig wurde aber diskutiert, dass vulkanische Aktivität die Quelle sein könnte, wobei aber keine Vulkane selbst entdeckt werden konnten. Die Aufnahmen von Mariner 10 konnten die Kontroverse nicht lösen, da ihre Qualität nicht ausreichte.

Aus den aktuellen Beobachtungen von Merkur wurden neben hoch aufgelösten Bildern Daten über Reflexionseigenschaften, Farbvariationen, chemische Zusammensetzung und Höhenprofile gewonnen. Dabei wurden an den Grenzen das Caloris-Beckens (eines der jüngsten und größten Einschlagsbecken im Sonnensystem) Spuren für vulkanische Formationen gefunden. Demnach wurde das Becken durch einen schweren Einschlag gebildet. Anschließend füllten Lavaflüsse aus Vulkanen das Becken auf. Dabei vermischte sich das leichte rote Material aus dem Planeteninneren mit dem Auswurfmaterial des Einschlags. Senk- und Hubprozesse durch die mit der Abkühlung verbundene Schrumpfung der Oberfläche erzeugten anschließend die heute sichtbaren Gräben und Grate in der Ebene.

Magnetfeld
Von Merkurs Magnetfeld wurde seit Mariner 10 angenommen, dass es der Überrest eines frühen Magnetfelds ist, welches durch einen flüssigen Kern erzeugt wurde. Nach dem Erstarren des Kerns sollte das heutige Magnetfeld nur noch durch damals magnetisierte Teile der Kruste erzeugt werden und dabei eine chaotische Anordnung aus kleinen magnetischen Anomalien aufweisen.

MESSENGERs Vorbeiflug zeigte aber, dass Merkurs Magnetfeld einen ausgeprägten bipolaren Charakter hat und damit auf eine weiterhin aktive Erzeugung im Kern hinweist, ähnlich dem Erdmagnetfeld. Die globale Charakteristik soll beim nächsten Vorbeiflug und v.a. beim Einschwenken in den Orbit ermittelt werden.

Wasser in Merkurs Exosphäre
MESSENGER nahm auch die ersten Messungen von geladenen Teilchen in Merkurs Exosphäre (ultradünne Atmosphäre) vor. Gefunden wurden u.a. Wasserstoff, Helium, Natrium, Kalium und Kalzium.

Erzeugt werden diese freien Teilchen durch die Interaktion des Sonnenwinds mit der Oberfläche, wodurch man so einen ersten Einblick in die Oberflächenzusammensetzung erhalten konnte. Die lokale Charakteristik in der Exosphäre wird durch die Tag-Nacht-Seite, das Magnetfeld und den Sonnenwind bestimmt. Merkur zieht auf seiner sonnenabgewandten Seite einen 40.000 km langen Schweif aus Partiklen mit sich.

Bei diesen Messungen wurde auch die Anwesenheit von Wasser nachgewiesen. Zu seiner Entstehung gibt es drei, sich nicht gegenseitig ausschließende Theorien:

• Wassereis lagert in dauerhaft schattigen Kratern an den Polen, wie es ähnlich auch für den Mond vermutet wird.
• Kometeneinschläge haben Wasser auf die Oberfläche gebracht.
• geladene Teilchen (H⁺, O^–) des Sonnenwinds schlagen auf der Oberfläche ein und reagieren als freie Radikale mit vorhanden Bestandteilen, so dass sich u.a. Wasser bilden kann.

Weiterer Flug
MESSENGER wurde am 3. August 2004 gestartet und wird am 6. Oktober 2008 seinen zweiten Flyby am Merkur durchführen. Am 18. März 2011 soll die Sonde in einen Orbit um den Planeten einschwenken und ihre Primärmission durchführen.