Anmerkung des Herausgebers:Bruce Dorminey, Wissenschaftsjournalist und Autor von „Entfernte Wanderer: Die Suche nach Planeten jenseits des Sonnensystems“ interviewt Ralph McNutt, den Projektwissenschaftler der NASA-Mission MESSENGER, über das, was wir über Merkur lernen.
Fünfunddreißig Jahre nachdem die interplanetare Sonde Mariner 10 der NASA vorbeigeflogen ist und weniger als die Hälfte der winzigen Merkuroberfläche abgebildet hat, umkreist die NASA-Raumsonde MESSENGER jetzt den rätselhaften und wenig verstandenen innersten Planeten unseres Sonnensystems. Nach einer sechseinhalbjährigen Reise – darunter drei Vorbeiflüge an Merkur – ist MESSENGER nun die erste Raumsonde, die sich dauerhaft auf diesem schwer erreichbaren und höllischen Planeten niederlässt.
Der von Kratern vernarbte Merkur liegt in einer durchschnittlichen Entfernung von nur 58 Millionen Kilometern von der Sonne, so nah, dass sein Winkelabstand (oder Elongation) von unserem eigenen Stern nie mehr als 28 Grad beträgt. Dies alles macht es extrem schwierig, von der Erde aus zu studieren.
Planetenforscher sind daher begeistert, endlich neue In-situ-Daten aus dem MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, GEochemistry und Ranging) Raumfahrzeug.
Um einen Einblick in die Ergebnisse und Merkur selbst zu bekommen, wandten wir uns an den MESSENGER-Projektwissenschaftler Ralph McNutt vom Applied Physics Lab der Johns Hopkins University.
Dorminey – Erschüttern die MESSENGER-Daten bereits Merkur-Paradigmen?
McNutt— Ja – das größte Problem war der flüchtige Inhalt, der wahrscheinlich zu einer interessanten, aber produktiven Debatte über die Auswirkungen auf den planetarischen Ursprung im inneren Sonnensystem führen wird.
„Flüchtige“ Elemente sind solche mit relativ niedrigen Schmelz- und Siedepunkten. „Feuerfeste“ Elemente haben relativ hohe Siede- und Schmelzpunkte. Wenn Merkur einen großen Kern hat, weil die Oberfläche durch einen heißen Sonnenwind oder eine heißere Sonne in den frühen Tagen des Sonnensystems oder durch einen riesigen Einschlag „abgekocht“ wird, dann ist es schwieriger – aber vielleicht nicht unmöglich – für das Verhältnis von flüchtigen zu feuerfesten Stoffen, wie es durch das Verhältnis von Kalium zu Thorium (K/Th) veranschaulicht wird, ist auf Merkur so hoch wie auf Erde, Mars und Venus. Und doch sagen die Daten das.
Dorminey – Was könnte erklären, dass das Magnetfeld des Merkur um 20 Prozent seines Radius nördlich des Zentrums des Planeten versetzt ist? War dieser Offset auf einen riesigen Einfluss zurückzuführen?
Ralph McNutt. Bildnachweis: NASA
McNutt— Ich vermute, dass der Versatz nicht auf einen riesigen Impaktor zurückzuführen ist. Aber wir haben immer noch keine gute Erklärung.
Dorminey — Aber bestätigt die In-situ-Messung dieses Magnetfelds auch, dass Merkur noch über einen aktiven magnetischen Dynamo verfügt?
McNutt— Es scheint keine Möglichkeit zu geben, dass [Merkur] einen Dynamo hat, was bereits Auswirkungen auf die Abkühlungsgeschichte von Merkur und die chemische Mischung [benötigt] für die Dynamowirkung hat. Es muss hauptsächlich Eisen sein, aber es muss etwas anderes untergemischt werden, um den Gefrierpunkt zu senken, sonst sollte der Dynamo vor einiger Zeit ausgefroren sein.
„Dynamo“ bezieht sich entweder in einem planetarischen oder kommerziellen Kontext auf die Erzeugung von Elektrizität durch die Bewegung eines Leiters in Bezug auf ein bereits vorhandenes Magnetfeld. Eine solche Bewegung erzeugt einen elektrischen Strom, der wiederum ein magnetisches Feld erzeugt.
In einem Planeten ist der Leiter eine Flüssigkeit, deren Bewegung aus der Rotationsenergie des Planeten stammt. Eine vollständige theoretische Beschreibung der Funktionsweise von Planetendynamos fehlt jedoch noch und ist Gegenstand laufender Forschung.
Dorminey — Eine populäre Formationstheorie, die seinen ungewöhnlich großen Eisenkern erklären würde, besagt, dass der frühe Merkur nach einem riesigen Einschlag seiner äußeren Schichten beraubt wurde. Halten Sie an dieser Idee fest?
McNutt— Nominell würde ein hoher Gehalt an flüchtigen Stoffen – ausgedrückt durch ein hohes Kalium-zu-Thorium-Verhältnis (K/Th), das wir mit dem MESSENGER-Gammastrahlen-Spektrometer gemessen haben, gegen einen solch massiven Einfluss sprechen. Die Überlegung war, dass sich der flüchtige Gehalt nicht wieder ansammelt und man einen niedrigen globalen Durchschnitt hat, wie er für den Mond gemessen wird. Wir werden sehen – ich glaube, das Urteil ist hier noch nicht gefallen.
Ein globales Merkurmosaik von MESSENGER. Bildnachweis: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington
Dorminey – Was ist die Bedeutung von und woher hat es seinen Oberflächenschwefel und Kalium?
McNutt— Schwefel und Kalium waren beides Elemente im ursprünglichen Sonnennebel. Die eigentliche Frage ist, was zu ihrer Platzierung und relativen Konzentration auf der Merkuroberfläche geführt hat.
Dorminey – Welche Bedeutung haben die von MESSENGER abgebildeten Vulkanschlote? Ist Merkur noch tektonisch aktiv?
McNutt— Die Vulkanschlote sagen uns, dass der Vulkanismus ein bedeutender Teil der geologischen Geschichte des Planeten war. Der Planet hat sich seit der großen Aktivität stark abgekühlt und kühlt sich weiter ab. Das Aktivitätsniveau ist wahrscheinlich bestenfalls gering – aber wenn wir einen aktiven [vulkanischen] Schlot sehen, werden wir die Welt definitiv darüber informieren.
Dorminey – Wir wissen, dass Merkur eine Exosphäre hat, aber könnte Merkur jemals etwas haben, das sich einer erdähnlichen Atmosphäre annähert?
McNutt— Jede Art von stabiler erdähnlicher Atmosphäre ist nicht in Sicht. Merkur ist zu klein und hat ein zu kleines Gravitationsfeld, um lange Zeit an irgendetwas festzuhalten. Bei einer ausreichend schnellen Ausgasung hätte man eine Atmosphäre von etwas aufbauen können, das erdähnliche Drücke haben könnte, aber sicherlich keinen Sauerstoff, und dies angesichts der Temperatur nicht lange.
Dorminey – Was ist für Sie immer noch das Rätselhafteste an Merkur?
McNutt— Im Moment besteht das größte Rätsel darin, wie man die Magnetfeldkonfiguration (mit dem Offset) mit einem Dynamo und die Topographie- und Gravitationsdaten zu einer in sich konsistenten Beschreibung des Planeten zusammenfügt. Zu diesen Themen werden demnächst noch weitere Beiträge erscheinen.
Dorminey – Wenn Geld keine Rolle spielen würde, was wäre die ultimative Strategie zur Erforschung der Wissenschaft für Merkur? Gibt es Pläne für einen Lander?
McNutt — Um das Sonnensystem wirklich zu verstehen, müssen wir eine kohärente Chronologie der Entstehung und frühen thermischen Entwicklung der Planeten und anderer Sonnensystemobjekte zusammenstellen. Um dies „richtig“ zu machen, braucht man gut charakterisierte Proben, die von der Oberfläche zurückgebracht oder aus der Nähe der Oberfläche in unberührter Umgebung gebohrt und an Labore auf der Erde geliefert werden. Musterrücksendungen sind schwer – aber nicht so schwer wie die Platzierung solcher Geräte vor Ort. Nach der nächsten intensiven Studie von BepiColombo (der derzeit in Entwicklung befindlichen ESA-Orbitalmission) ist der nächste Schritt ein Lander. Eine solche Mission ist derzeit nicht geplant. Eine interessante Frage ist, was schwieriger ist: eine beispielhafte Rückkehrmission von Merkur oder Venus.
Dorminey — Könnte Merkur mit Tagestemperaturen von 630 Kelvin und Nachttemperaturen von 95 Kelvin jemals ein Kandidat für flüssiges Wasser oder Ozeane gewesen sein?
McNutt- Nein.
Dorminey – Könnte Merkur jemals mikrobielles Leben gehabt haben?
McNutt— Bevor bekannt wurde, dass Merkur rotiert, gab es einige Spekulationen, dass es zwischen der der Sonne zugewandten heißen Seite und der sonnenbeschatteten kalten Seite eine Zone ewiger Dämmerung geben könnte, eine „Zwielichtzone“, in der sich etwas [wie mikrobielles Leben] befinden könnte möglich. Tatsächlich wäre der Bereich zwischen heiß und kalt ziemlich abrupt gewesen (abhängig von der Wärmeleitfähigkeit des Gesteins). Da Merkur rotiert, existiert keine solche Region.
Die jungen Strahlen des Kraters Mena kontrastieren hell von der umgebenden Oberfläche des Merkur. Bildnachweis: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington
Dorminey – Was ist die ultimative Bedeutung der Erforschung des Merkur durch die Planetenwissenschaft? Bietet es eine Vorlage für das, was Sie in anderen Sonnensystemen erwarten, oder sagt Ihnen Ihr Bauchgefühl, dass es ein totaler Zufall ist?
McNutt— Wenn wir mehr über Merkur, Venus und Mars wissen, erfahren wir mehr über die „terrestrischen Planeten“ als Ganzes und das Gemeinsame – und Besondere – über unsere – und ihre Ursprünge. Obwohl die neuen Entdeckungen von Exoplaneten äußerst interessant sind, werden wir diesen Planeten in absehbarer Zeit nicht so nahe kommen wie die in unserem eigenen Sonnensystem. Wir müssen noch andere „Merkure“ in unseren Exoplaneten-Suchen auflösen, daher ist es wahrscheinlich eine ebenso gute Vorlage wie jede andere. In gelehrten Kreisen galt einst in nicht allzu ferner Vergangenheit das gesamte Sonnensystem als totaler Zufall.