Merkur ist geschrumpft – und zwar deutlich stärker, als die an seiner Oberfläche sichtbaren Spuren vermuten ließen.
Der sonnennächste Planet kühlt seit seiner Entstehung vor etwa 4,5 Milliarden Jahren ab. Durch den Verlust seiner inneren Wärme nimmt sein Volumen allmählich ab. Seine felsige Oberfläche muss sich daher an den kleiner gewordenen Globus anpassen: Sie bildet Falten, bricht auf und formt lange Steilhänge. Diese Landschaftsformen bewahren somit eine Spur der Schrumpfung Merkurs.
Ansicht eines groĂźen Steilhangs auf Merkur, der durch eine Verwerfung entstanden ist und auf die Schrumpfung des Planetenkerns zurĂĽckgefĂĽhrt wird.
Quelle: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington
Diese Spuren sollten relativ weit verbreitet sein. Doch einige Regionen Merkurs weisen deutlich weniger davon auf als andere. Um dieses Phänomen zu messen, kartieren Wissenschaftler diese Falten und Steilhänge und berechnen anschließend, wie viel Gelände zusammengedrückt wurde.
Die Forscher stellten fest, dass die unebensten Gebiete weniger sichtbare Spuren der Kompression enthalten.
Die Krater liefern eine konkrete Erklärung. Wenn ein großes Objekt auf Merkur einschlägt, schleudert der Aufprall enorme Mengen Gestein um den Kollisionspunkt herum. Diese Trümmer fallen auf den Boden zurück und bilden eine unregelmäßige Schicht. Ältere Falten und Steilhänge können dadurch teilweise verschüttet werden und auf Bildern sowie in Reliefkarten schwerer zu erkennen sein.
Dieses Phänomen zeigt sich insbesondere in der Umgebung des Kraters Rachmaninoff. Die mit der Schrumpfung verbundenen Spuren werden in den von Einschlagstrümmern bedeckten Gebieten seltener. Nachdem das Team diese Verzerrung auf ganz Merkur korrigiert hatte, schätzte es, dass die Kontraktion um 10 bis 30 % unterschätzt worden war. Die Verringerung des Radius könnte etwa 11,6 km betragen – das entspricht ungefähr 23 km beim Durchmesser.
Dieser Unterschied ist wichtig, um das Innere des Planeten zu verstehen. Das Ausmaß der Kontraktion hängt von der im Laufe der Zeit abgegebenen Wärme und der inneren Zusammensetzung Merkurs ab. Eine stärkere Kontraktion bringt die Beobachtungen außerdem näher an die von physikalischen Modellen vorhergesagten Werte. Der Wert von 11,6 km könnte weiterhin unter der tatsächlichen Kontraktion liegen.
Die verwendeten Daten stammen hauptsächlich von der NASA-Sonde MESSENGER, deren Mission 2015 endete. Sie ermöglichen vor allem eine zuverlässige Untersuchung von Landschaftsformen, die etwa 5 km überschreiten. Kleinere Strukturen könnten den bisherigen Karten daher noch entgehen.
Neue Messungen sollen diese Schätzung bald verbessern. Die europäisch-japanische Mission BepiColombo soll Merkur aus seiner Umlaufbahn untersuchen und dabei Instrumente einsetzen, die sein Relief genauer erfassen können. Ihr Laser-Höhenmesser BELA wird insbesondere die Unebenheiten des Geländes mit höherer Präzision messen und nach weiteren Spuren der Kontraktion suchen, die heute nur schwer zu erkennen sind.