Der kleinste Planet im Sonnensystem, Merkur, hat große Ähnlichkeit mit dem Erdmond. Wie die anderen drei terrestrischen Planeten hat auch Merkur einen Kern, der von einem Mantel und einer Kruste umgeben ist. Der Merkur-Kern macht jedoch einen größeren Teil des Planeten aus als bei den anderen Planeten des Sonnensystems, was auf einen chaotischen Anfang hindeutet.

Die Oberfläche des Merkur

Die ersten Bilder des Merkur zeigten einen zerkraterten, felsigen Planeten, der dem Erdmond sehr ähnlich war. Die Anfänge des Sonnensystems, kurz nach der Entstehung des Gesteinsplaneten, waren heftig, mit ständigen Kollisionen, und die Bedingungen auf dem Merkur haben viele dieser Einschläge bewahrt.

Als der NASA-Orbiter MESSENGER den Planeten 2008 besuchte, war er das erste Raumfahrzeug, das einen Blick auf die gesamte Ausdehnung des Caloris-Beckens werfen konnte, eines der größten und jüngsten Einschlagsgebiete im Sonnensystem. Der Krater erstreckt sich etwa 1.550 Kilometer (960 Meilen) über die Oberfläche des Planeten und ist von einem Ring aus 2 km (1,2 Meilen) hohen Bergen umgeben. Vulkanische Schlote, die den Rand des Kraters umgeben, deuten darauf hin, dass der Vulkanismus dazu beigetragen hat, die winzige Welt zu formen.

Zu den weiteren Beweisen für Vulkanismus gehören mehrere Ebenen, die einige der ersten Krater geglättet haben. Die meisten Ebenen sind mit Kratern bedeckt, was darauf hindeutet, dass der Vulkanismus vor langer Zeit stattgefunden hat. MESSENGER hat jedoch festgestellt, dass die Böden vieler Krater gekippt sind, und ein Teil des Bodens des Caloris-Beckens hat sich über seinen Rand erhoben. Die Entdeckung deutet darauf hin, dass Merkur noch lange nach seiner Geburt aktiv war.

„Es ist nicht ausgeschlossen, dass Merkur auch heute noch aktiv ist, obwohl ich anmerke, dass dies nicht sehr wahrscheinlich ist“, sagte Maria Zuber, eine Planetenforscherin am Massachusetts Institute of Technology, 2012 gegenüber Space.com. „Mit Sicherheit haben wir keine aktive Eruption oder Extrusion beobachtet.“

Eines der jüngsten Einschlagbecken des Merkur, Rachmaninoff, ist nur etwa eine Milliarde Jahre alt. Das Einschlagbecken mit einem Durchmesser von 290 km hat glatte Ebenen auf seinem Boden, die auf Lavaströme hindeuten. Der tiefste Punkt des Planeten liegt innerhalb des Beckens.

„Wir interpretieren diese Ebenen als die jüngsten vulkanischen Ablagerungen, die wir bisher auf Merkur gefunden haben“, sagte die stellvertretende MESSENGER-Projektwissenschaftlerin Louise Prockter vom Jet Propulsion Laboratory in Kalifornien im Jahr 2010.

Obwohl die Temperaturen auf dem Planeten bis zu 801 Grad Fahrenheit (427 Grad Celsius) erreichen können, entdeckte MESSENGER Wassereis auf seiner Oberfläche in den schattigen Bereichen einiger der polaren Krater, die von der Sonne nicht erreicht werden. Nach Angaben der NASA bedeckt eine mysteriöse dunkle organische Substanz einen Teil des Eises und gibt den Wissenschaftlern Rätsel auf.

Die glatten Ebenen zeugen nicht nur vom frühen Vulkanismus des Planeten, sondern zeigen auch Anzeichen von Faltengraten, die durch das Zusammenpressen des Planeten entstanden sind. Dieses Zusammenpressen geschah höchstwahrscheinlich, als sich das Innere abkühlte. Obwohl eine gewisse Kompression bei Körpern im Sonnensystem üblich ist, ist die Kompression des Merkurs, als er sich enger zusammenzog, die bedeutendste, die bisher beobachtet wurde. Wissenschaftler schätzen, dass der Radius des Planeten um 1 bis 2 Kilometer geschrumpft ist, als die Temperaturen in seinem Inneren sanken.

Ein kleiner Körper wie Merkur hätte es unter den besten Umständen schwer, eine Atmosphäre zu behalten. Wegen des geringen Abstands zwischen Merkur und der Sonne ist Merkur auch dem Sonnenwind ausgesetzt, der die dünne Atmosphäre, die der Planet besitzt, ständig wegfegt. Da die Atmosphäre sehr dünn ist, unterscheiden sich die Temperaturen auf der Tag- und Nachtseite dramatisch.

Die dünne Atmosphäre ermöglicht es den meisten kosmischen Strahlen, den Planeten zu bombardieren und Neutronen aus den Elementen auf der Oberfläche zu ziehen. MESSENGER untersuchte das aufgewirbelte Material und fand Spuren von Kalium und Silizium, was darauf hindeutet, dass sich diese Elemente auf der Oberfläche des Planeten befinden.

Die Kruste des Merkur ist wahrscheinlich sehr dünn, dünner als die der Erde. Die äußere Schale ist nur etwa 300 bis 400 Meilen (500 bis 600 km) dick.

Der Planet hat keine Plattentektonik, was einer der Gründe dafür ist, dass die zerkraterte Oberfläche seit Milliarden von Jahren erhalten geblieben ist.

Der Kern der Materie

Obwohl er der kleinste Planet ist, ist Merkur der zweitdichteste, nur übertroffen von der Erde. Anhand der berechneten Dichte stellten die Wissenschaftler fest, dass Merkur einen großen metallischen Kern besitzt. Mit einem Radius von 1.100 bis 1.200 Meilen (1.800 bis 1.900 km) macht der Kern etwa 85 Prozent des Radius des Planeten aus. Radarbilder, die von der Erde aus aufgenommen wurden, zeigen, dass der Kern nicht fest, sondern flüssig ist.

Der Kern von Quecksilber enthält mehr Eisen als jeder andere Planet im Sonnensystem. Die Wissenschaftler vermuten, dass dies mit seiner Entstehung und dem frühen Leben zusammenhängt. Wenn sich der Planet schnell gebildet hat, könnten die steigenden Temperaturen der sich entwickelnden Sonne einen Großteil der bestehenden Oberfläche verdampft haben, so dass nur eine dünne Hülle zurückblieb.

Eine andere Möglichkeit ist, dass ein größerer Merkur in seinem frühen Leben, während der heftigen, chaotischen Anfänge des Sonnensystems, getroffen wurde. Ein solcher Einschlag könnte einen Großteil seiner äußeren Hülle abgetragen haben, so dass ein Kern übrig blieb, der zu groß für den verbleibenden Planeten ist.

Der Eisenkern des Merkur erzeugt ein Magnetfeld, das etwa ein Prozent so stark ist wie das der Erde. Das Feld ist recht aktiv, interagiert häufig mit dem Sonnenwind und leitet Plasma von der Sonne auf die Oberfläche des Planeten. Der vom Sonnenwind eingefangene Wasserstoff und das Helium tragen dazu bei, einen Teil der dünnen Atmosphäre des Merkurs zu bilden.

Durch die genaue Verfolgung von MESSENGER konnten die Wissenschaftler das Gravitationsfeld des Planeten messen. Sie stellten fest, dass die felsige Welt „Mascons“ hat, massive Gravitationskonzentrationen, die mit großen Einschlagbecken in Verbindung stehen.

„Diese wurden erstmals 1968 auf dem Mond entdeckt und verursachten große Probleme im Apollo-Programm, weil sie niedrig umlaufende Raumfahrzeuge herumzerrten und die Navigation erschwerten“, so Zuber.

„Später wurden Maskonen auf dem Mars entdeckt, und jetzt haben wir herausgefunden, dass es sie auch auf dem Merkur gibt, so dass sie ein gemeinsames Merkmal irdischer planetarer Körper zu sein scheinen.“

Aber der Planet hat seine eigenen Unterschiede. Jüngste Messungen seines Magnetfelds ergaben, dass es auf seiner Nordhalbkugel dreimal so stark ist wie auf seiner Südhalbkugel. Die Forscher nutzten diese merkwürdige Verschiebung, um ein Modell des Kerns zu erstellen.

Der Eisenkern der Erde besteht aus einem inneren festen Bereich und einem äußeren flüssigen Teil. Wenn der innere Kern wächst, liefert er die Energie für das Magnetfeld der Erde. Aber das merkwürdige Magnetfeld des Planeten deutet darauf hin, dass sich das Eisen am Rande des Kerns von flüssig in fest verwandelt.

„Es ist wie ein Schneesturm, bei dem sich der Schnee oben in der Wolke, in der Mitte der Wolke und auch unten in der Wolke bildet“, sagte UCLA-Professor Christopher Russell in einer Erklärung.

„Unsere Studie des Merkur-Magnetfeldes zeigt, dass Eisen in dieser Flüssigkeit, die das Magnetfeld der Erde antreibt, verschneit ist.“

Beide Kerne enthalten neben dem Eisen auch leichtere Elemente, die verhindern, dass das Ganze erstarrt und das Magnetfeld antreibt. Das Ganze ist wahrscheinlich von einer festen Schale aus Eisen und Schwefel bedeckt, die einen Schichteffekt erzeugt, der auf anderen terrestrischen Planeten nicht bekannt ist.

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