Tauchen durch das Magnetfeld

Neben Löchern im Norden und erkalteten Lavafeldern im Süden fanden Forscher weitere Besonderheiten auf Merkur, die sie bisher kaum zu deuten wissen: Der Durchmesser von Merkur ist seit seiner Entstehung um mindestens fünf Kilometer geschrumpft, was sich vermutlich durch Prozesse in seiner langen Geschichte erklären lassen sollte. Merkurs Oberfläche selbst ist dazu recht dunkel und besitzt vermutlich einen ungewöhnlich hohen Anteil organischer Verbindungen. An den Polen wies Messenger dazu größere Mengen Wassereis nach, das dort in ständig beschatteten Kratern von der Strahlungswärme der Sonne geschützt ist und dessen Ursprung bislang nicht völlig geklärt ist.

All diese geologischen Befunde haben verschiedene Ursachen, die teilweise mit der nahen Sonne zusammenhängen, mit Merkurs Magnetfeld oder wahlweise mit Prozessen tief unter der Oberfläche . Die US-Planetologen Catherine Johnson und Steven Hauck schreiben in einer Studie über die Ergebnisse des Vorgängers Messenger: Erst wenn Forscher das Merkurinnere inklusive des Vulkanismus verstanden hätten, könnten sie den Planeten als Ganzes verstehen.

Gerade der planetare Aufbau bereitet den Wissenschaftlern aber noch großes Kopfzerbrechen. Merkurs Kern macht mehr als 80 Prozent des Planetenradius aus - verglichen mit 55 Prozent bei der Erde. Dieser Kern dürfte teilweise flüssig sein - anders ist das Magnetfeld des Merkurs nicht zu erklären. Streng genommen aber müsste der Planet in seinem Inneren längst erkaltet sein: Denn seit seiner Entstehung müsste er einen Großteil seiner Wärmeenergie ins All abgestrahlt haben und sein Kern müsste wie der unseres Mondes erstarrt sein. Messengers Magnetometer bestätigte allerdings frühere Indizien dafür, dass Merkur ein echtes Dipolmagnetfeld besitzt, das neben den Gasriesen Jupiter und Saturn sonst nur die Erde besitzt. Und in der Erde entsteht dieses Feld durch den sogenannten Geodynamo - den inneren festen Erdkern, der sich im äußeren flüssigen Kern dreht.

Aus Messengers Daten konnten Planetologen bislang schon einige Besonderheiten ableiten, die aber das theoretische Verständnis des Merkurinneren bislang kaum voran gebracht haben: Das Dipolfeld ist anders als das Erdmagnetfeld nahezu perfekt parallel zu Merkurs Rotationsachse ausgerichtet, dafür aber in der nördlichen Hemisphäre deutlich stärker als im Süden, was unter den Planeten einmalig ist.

Wie genau Merkurs Magnetfeld entsteht, kann auch mit Messengers Daten bis heute kein Modell nachstellen. Immerhin wird BepiColombo dieses Rätsel deutlich besser untersuchen können als die NASA-Missionen davor: Der Magnetospheric Orbiter “Mio” wird Merkur auf einem elliptischen Orbit umkreisen und dabei das stark vom Sonnenwind verzerrte Magnetfeld durchstreifen, während der Planetary Orbiter auf einer annähernden Kreisbahn neben Merkurs Oberfläche auch das bodennahe Magnetfeld erfassen wird.

Ein Modell für Exoplaneten

Die Planetologen wissen bereits, dass der Sonnenwind Merkurs Magnetosphäre sehr zu schaffen macht: Das planetare Magnetfeld wird massiv verformt und kann den Strom geladener Teilchen in der dünnen Atmosphäre innerhalb von Minuten stark verändern, was bei der Erde im Bereich von Stunden deutlich gemächlicher abläuft. Dazu deuten die Ergebnisse von Messenger darauf hin, dass es Merkurs Magnetfeld nicht immer gelingt, dem Sonnenwind zu widerstehen. Bei ausgewachsenen solaren Teilchenstürmen kann sich das Feld derart stark verformen, dass der Sonnenwind zeitweise sogar den Boden erreicht.

Vor allem die Dynamik in Merkurs Magnetosphäre ist es, die Forscher gespannt auf BepiColombo mit seinem Fokus auf magnetische Effekte blicken lässt. Dazu ist der innerste Planet in den letzten Jahren verstärkt zum Modellplaneten avanciert: Astronomen fanden um ferne Sonnen immer mehr Planeten, deren Eigenschaften sich mit heutiger Teleskoptechnik kaum ergründen lässt. Viele dieser Exoplaneten umkreisen ihren Stern so nah wie der Merkur die Sonne - oder sogar näher. Gerade leuchtschwache Zwergsterne könnten in so einem Abstand für annehmbare Temperaturen sorgen, die auf diesen fernen Welten flüssige Ozeane ermöglichen würden - wenn nicht auch noch der Sonnenwind stören würde, der möglichem Leben gefährlich werden könnte.

Spätestens mit BepiColombos Ankunft dürfte der Merkur somit im Rampenlicht planetologischer Forschung angekommen sein. Johannes Benkhoff, der nun seit 15 Jahren an BepiColombo arbeitet, wurde in der Anfangszeit von seinen Kollegen kaum um die Raumsonde zu einem wissenschaftlich vermeintlich mäßig interessanten Ziel beneidet: “Aber nachdem die Amerikaner durch Messenger viele neue und interessante Fragen aufgeworfen haben, ist Merkur in der Tat ein spannender Planet geworden.”

Eine frühere Fassung verwendete eine falsche Tageszeit für den Merkur (176 statt der korrekten 59 Tage). Zudem macht der Merkurkern 80 Prozent des Radius von Merkur aus, nicht wie zunächst geschrieben, 80 Prozent seines Volumens.

Eine ähnliche Fassung dieses Textes erschien am 17. Oktober 2018 auf Spektrum.de.﻿



