Merkur besitzt tatsächlich einen Strahlungsgürtel aus energiereichen Elektronen. Seine Existenz war seit den ersten Messungen von Mariner 10 in den 1970er-Jahren umstritten. Eine neue Analyse zeigt nun eine ringförmige Struktur um den Planeten, deren Stabilität direkt von der Intensität des Sonnenwinds abhängt, den der Planet empfängt.
Strahlungsgürtel sind Regionen, in denen geladene Teilchen von einem Magnetfeld eingefangen bleiben. Sie umgeben insbesondere die Erde. Merkur verfügt jedoch über eine viel kleinere Magnetosphäre, also die Zone, die von seinem Magnetfeld dominiert wird. Diese geringe Größe machte die dauerhafte Existenz eines solchen Gürtels ungewiss.
Verteilungen und Konfiguration des Magnetfelds unter verschiedenen Drücken des Sonnenwinds.
Das Team kombinierte indirekte Messungen der Sonde MESSENGER, statistische Methoden, Teilchensimulationen und physikalische Modelle. MESSENGER untersuchte Merkur zwischen 2011 und 2015. Seine Instrumente maßen nicht direkt alle energiereichen Elektronen, aber ihre Wirkungen erlaubten es, deren Vorhandensein und Verteilung zu rekonstruieren.
Die Ergebnisse zeigen Elektronenpopulationen, die stabil um Merkur kreisen können. Dieser Gürtel erscheint etwa die Hälfte der Zeit, wenn sich der Planet in der Nähe des Aphels befindet, dem Punkt, der am weitesten von der Sonne entfernt ist. Seine Lebensdauer bleibt oft unter 8 oder 12 Stunden, kann aber manchmal mehrere irdische Tage andauern.
Der Sonnenwind kontrolliert diese Stabilität stark: Dieser Teilchenstrom von der Sonne komprimiert und wühlt die Magnetosphäre auf. Wenn seine Wirkung schwach bleibt, bleiben die Elektronen länger eingefangen. Wenn sie stark wird, trennen sich ihre Bahnen in der Nähe des magnetischen Äquators. Die Teilchen entweichen dann schnell aus dem Gürtel.
Die sehr elliptische Umlaufbahn des Merkur verstärkt dieses Phänomen. Der Planet erfährt einen unterschiedlichen Sonnenwinddruck je nach seiner Entfernung von der Sonne. In der Nähe des Perihels, seinem sonnennächsten Punkt, nehmen die Elektronenverluste zu. In der Nähe des Aphels wird das Vorhandensein eines Gürtels wahrscheinlicher und stabiler.
Diese Entdeckung macht Merkur zu einem natürlichen Laboratorium für die Untersuchung von Strahlungsgürteln unter extremen Bedingungen. Die Mission BepiColombo, die 2027 ihre wissenschaftlichen Beobachtungen um Merkur beginnen soll, kann diese Struktur mit zwei Sonden und Instrumenten untersuchen, die besser für energiereiche Teilchen geeignet sind.