Neue Erkenntnisse: Merkur hat einen festen inneren Kern

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Wissenschaftler wissen seit langem, dass die Erde und der Merkur metallische Kerne haben. Wie die Erde besteht auch der äußere Kern von Merkur aus flüssigem Metall, aber es gab nur Vermutungen, dass der innere Kern von Merkur fest ist. In einer neuen Studie berichten Wissenschaftler nun über Beweise dafür, dass der innere Kern des Merkurs tatsächlich fest ist und dass er fast die gleiche Größe hat wie der feste innere Kern der Erde.

Einige Wissenschaftler vergleichen Merkur mit einer Kanonenkugel, weil sein Metallkern fast 85 Prozent des Volumens des Planeten ausmacht. Dieser große Kern – riesig im Vergleich zu den anderen felsigen Planeten in unserem Sonnensystem – ist seit langem eines der faszinierendsten Geheimnisse des Merkurs. Wissenschaftler waren auch gespannt, ob Merkur einen festen inneren Kern haben könnte.

Die Ergebnisse über den soliden inneren Kern von Merkur, die in der AGU-Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht wurden, helfen Wissenschaftlern, Merkur besser zu verstehen, geben aber auch Hinweise darauf, wie sich das Sonnensystem bildete und wie sich felsige Planeten im Laufe der Zeit verändern.

“Das Innere des Merkurs ist immer noch aktiv, aufgrund des geschmolzenen Kerns, der das – im Vergleich zur Erde – schwache Magnetfeld des Planeten antreibt”, sagte Antonio Genova, ein Assistenzprofessor an der Sapienza University of Rome, der die Forschung leitete, während er am NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, tätig war. “Das Innere des Merkurs hat sich schneller abgekühlt als die Erde. Merkur kann uns helfen vorherzusagen, wie sich das Magnetfeld der Erde beim Abkühlen des Kerns verändern wird.”

Um herauszufinden, woraus der Kern von Merkur besteht, mussten Genova und seine Kollegen, im übertragenen Sinne, dem Planeten näher kommen. Das Team nutzte mehrere Beobachtungen von NASAs MESSENGER-Mission, um das Innere des Merkurs zu untersuchen. Die Forscher betrachteten vor allem den Drehimpuls und die Schwerkraft des Planeten.

Die Raumsonde MESSENGER trat im März 2011 in die Umlaufbahn um den Merkur ein und beobachtete vier Jahre lang diesen unserer Sonne am nächsten liegenden Planeten, bis er im April 2015 bewusst auf die Oberfläche des Planeten abgeschossen wurde.

Wissenschaftler nutzten Funkbeobachtungen von MESSENGER, um die Gravitationsanomalien des Merkurs (Bereiche mit lokaler Massenzunahme oder -abnahme) und die Lage seines Drehpols zu bestimmen. Dies ermöglichte es ihnen, die Orientierung des Planeten zu verstehen.

Jeder Planet dreht sich um eine Achse, die auch als Pol bezeichnet wird. Merkur dreht sich viel langsamer als die Erde. Sein Tag dauert etwa 58 Erdtage. Wissenschaftler verwenden oft winzige Variationen in der Art und Weise, wie sich ein Objekt dreht, um Hinweise auf seine innere Struktur zu erhalten. Im Jahr 2007 zeigten Radarbeobachtungen von der Erde aus kleine Verschiebungen im Spin des Merkurs, genannt Librationen, die bewiesen, dass ein Teil des Planetenkerns aus flüssig geschmolzenem Metall bestehen muss. Aber Beobachtungen der Drehfrequenz allein reichten nicht aus, um ein klares Bild davon zu erhalten, wie der innere Kern aussah. Könnte es einen soliden Kern geben, der darunter verborgen liegt, fragten sich Wissenschaftler?

Die Schwerkraft kann helfen, diese Frage zu beantworten. “Die Schwerkraft ist ein mächtiges Werkzeug, um das tiefe Innere eines Planeten zu betrachten, weil sie von der Dichtestruktur des Planeten abhängt”, sagt Sander Goossens, Forscher bei NASA Goddard und Mitautor der neuen Studie.

Während MESSENGER im Laufe seiner Mission Merkur umkreiste und der Oberfläche immer näher kam, dokumentierten Wissenschaftler, wie der Satellit unter dem Einfluss der Schwerkraft des Planeten beschleunigt wurde. Die Dichte-Struktur eines Planeten kann subtile Veränderungen in der Umlaufbahn eines Satelliten hervorrufen. In den späteren Teilen der Mission flog MESSENGER etwa 120 Meilen über der Oberfläche und weniger als 65 Meilen im letzten Jahr. Die endgültigen Orbits in niedriger Höhe lieferten die bisher besten Daten und ermöglichten es Genova und seinem Team, die genauesten Messungen über die innere Struktur des Merkurs durchzuführen.

Genova und sein Team setzten die Daten von MESSENGER in ein ausgeklügeltes Computerprogramm ein, das es ihnen ermöglichte, die Parameter anzupassen und herauszufinden, wie die innere Zusammensetzung des Merkurs aussehen muss, um der Art und Weise zu entsprechen, wie er sich dreht und wie Messenger um ihn herum beschleunigt wird. Die Ergebnisse zeigten, dass Merkur für die beste Übereinstimmung einen großen, festen inneren Kern haben muss. Sie schätzten, dass der massive Eisenkern etwa 2.000 Kilometer mächtig ist und etwa die Hälfte des gesamten Kerns des Merkurs ausmacht (etwa 4.000 Kilometer). Im Gegensatz dazu ist der feste Kern der Erde etwa 2.400 Kilometer mächtig und nimmt etwas mehr als ein Drittel des gesamten Kerns dieses Planeten ein.

“Wir mussten Informationen aus vielen Bereichen zusammenführen: Geodäsie, Geochemie, Orbitalmechanik und Schwerkraft, um herauszufinden, was die innere Struktur des Merkurs sein muss”, sagte Erwan Mazarico, ein Planetenforscher bei der NASA Goddard und Mitautor der neuen Studie.

Die Tatsache, dass Wissenschaftler dem Merkur nahe kommen mussten, um mehr über sein Inneres herauszufinden, unterstreicht die Kraft, Raumfahrzeuge zu anderen Welten zu senden, so die Forscher. Solche genauen Messungen des Spin und der Schwerkraft des Merkurs waren von der Erde aus einfach nicht möglich. Neue Entdeckungen über Merkur warten praktisch garantiert im Archiv von MESSENGER, wobei jede Entdeckung über unsere lokale planetarische Nachbarschaft uns einen besseren Überblick gibt.

“Jede neue Information über unser Sonnensystem hilft uns, das größere Universum besser zu verstehen”, sagte Genova.



Veröffentlichung: Antonio Genova, Sander Goossens, Erwan Mazarico, Frank G. Lemoine, Gregory A. Neumann, Weijia Kuang, Terence J. Sabaka, Steven A. Hauck, David E. Smith, Sean C. Solomon, Maria T. Zuber. Geodetic Evidence That Mercury Has A Solid Inner CoreGeophysical Research Letters, 2019; DOI: 10.1029/2018GL081135

Quelle: off. Pm der American Geophysical Union

Titelbildunterschrift: Eine Illustration des Merkurinneren, die auf neuen Forschungen basiert und zeigt, dass der Planet einen festen inneren Kern hat.
(Ill.: Antonio Genova)



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Pia Gaupels

Gründerin bei GeoHorizon
Pia Gaupels, *86, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. 2015 gründete Sie die Seite Geohorizon. Sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung und arbeitet seit 2018 wieder als Bibliothekarin.

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