Erstaunlicher Merkur. Theorien über die Entstehung des himmlischen Nachbarn

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Ende Oktober startete die BepiColombo-Mission der Europäischen Weltraumorganisation ESA zum Merkur, dem am wenigsten erforschten Planeten des Sonnensystems. Die abnorme Struktur dieses Himmelskörpers hat zu vielen Hypothesen über die Entstehung geführt. In Kratern versteckte Gletscher geben Hoffnung auf die Entdeckung von Lebensspuren. Welche Mysterien von Merkur wollen Wissenschaftler aufdecken?

Vergessener Planet

Als die erste zum Merkur geschickte Raumsonde Mariner 10 1975 Bilder zur Erde schickte, sahen die Wissenschaftler die bekannte "Mondoberfläche" mit Kratern übersät. Aus diesem Grund erlosch das Interesse am Planeten für lange Zeit.

Auch die terrestrische Astronomie begünstigt Merkur nicht. Aufgrund der Nähe der Sonne ist es schwierig, die Details der Oberfläche zu untersuchen. Das Hubble Orbital Telescope darf nicht darauf gerichtet werden - Sonnenlicht kann die Optik beschädigen.

Umgangen von Merkur und direkter Beobachtung. Es wurden nur zwei Sonden zum Mars gestartet - mehrere Dutzend. Die letzte Expedition endete 2015 mit dem Fall der Raumsonde Messenger auf der Planetenoberfläche nach zweijähriger Arbeit in ihrer Umlaufbahn.

Durch Manöver - zum Merkur

Es gibt keine Technologie auf der Erde, um einen Apparat direkt zu diesem Planeten zu schicken - er wird unweigerlich in einen Gravitationstrichter fallen, der durch die Gravitationskraft der Sonne erzeugt wird. Um dies zu vermeiden, müssen Sie die Flugbahn korrigieren und aufgrund von Gravitationsmanövern verlangsamen - sich den Planeten nähern. Aus diesem Grund dauert die Reise zum Merkur mehrere Jahre. Zum Vergleich: zum Mars - mehrere Monate.

Die Mission Bepi Colombo wird im April 2020 die erste Schwerkraftunterstützung in Erdnähe durchführen. Dann - zwei Manöver in der Nähe der Venus und sechs bei Merkur. Sieben Jahre später, im Dezember 2025, wird die Sonde ihre berechnete Position in der Umlaufbahn des Planeten einnehmen, wo sie etwa ein Jahr lang im Einsatz sein wird.

"Bepi Colombo" besteht aus zwei Geräten, die von europäischen und japanischen Wissenschaftlern entwickelt wurden. Sie tragen eine Vielzahl von Geräten bei sich, um den Planeten aus der Ferne zu studieren. Am Weltraumforschungsinstitut der Russischen Akademie der Wissenschaften wurden drei Spektrometer entwickelt - MGNS, PHEBUS und MSASI. Sie werden Daten über die Zusammensetzung der Planetenoberfläche, seine Gashülle und die Existenz der Ionosphäre erhalten.

Ein Tropfen Eisen drin

Merkur wird seit Jahrhunderten untersucht und schon vor dem Aufkommen der modernen Astronomie wurden seine Parameter ziemlich genau berechnet. Allerdings war es nicht möglich, die anomale Bewegung des Planeten um die Sonne aus Sicht der klassischen Mechanik zu erklären. Erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts geschah dies mit Hilfe der Relativitätstheorie unter Berücksichtigung der Verzerrung der Raumzeit in der Nähe des Sterns.

Die Bewegung des Merkur diente als Beweis für die Hypothese der Expansion des Sonnensystems aufgrund der Tatsache, dass der Stern Materie verliert. Dies wird durch die Analyse der Messenger-Missionsdaten belegt.

Dass Merkur sich vom Mond unterscheidet, vermuteten Astronomen auch nach dem Passieren von "Mariner 10" daran. Bei der Untersuchung der Abweichung der Flugbahn des Apparats im Gravitationsfeld des Planeten kamen Wissenschaftler zu dem Schluss, dass seine hohe Dichte. Peinlich war auch das spürbare Magnetfeld. Mars und Venus haben es nicht.

Diese Tatsachen deuteten darauf hin, dass in Merkur viel Eisen enthalten war, wahrscheinlich flüssig. Die Fotografien der Oberfläche sprachen dagegen von einigen leichten Substanzen wie Silikaten. Es gibt keine Eisenoxide wie auf der Erde.

Es stellte sich die Frage: Warum erstarrte der Metallkern eines kleinen Planeten, der eher an einen Satelliten erinnerte, in vier Milliarden Jahren nicht?

Die Analyse der Messenger-Daten zeigte einen erhöhten Schwefelgehalt auf der Oberfläche von Merkur. Vielleicht ist dieses Element im Kern vorhanden und lässt es nicht erstarren. Es wird angenommen, dass die Flüssigkeit nur die äußere Schicht des Kerns ist, etwa 90 Kilometer, aber im Inneren fest ist. Es ist von der merkurischen Kruste durch vierhundert Kilometer Silikatmineralien getrennt, die einen festen kristallinen Mantel bilden.

Der gesamte Eisenkern nimmt 83 Prozent des Planetenradius ein. Wissenschaftler sind sich einig, dass dies der Grund für die 3:2-Spin-Orbital-Resonanz ist, die im Sonnensystem keine Entsprechung hat - bei zwei Umdrehungen um die Sonne dreht sich der Planet dreimal um seine Achse.

Woher kommt das Eis?

Merkur wird aktiv von Meteoriten bombardiert. Ohne Atmosphäre, Wind und Regen bleibt das Relief intakt. Der größte Krater - Caloris - mit einem Durchmesser von 1300 Kilometern entstand vor etwa dreieinhalb Milliarden Jahren und ist noch heute gut sichtbar.

Der Schlag, der Caloris formte, war so stark, dass er Spuren auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten hinterließ. Geschmolzenes Magma überflutete weite Gebiete.

Trotz der Krater ist die Landschaft des Planeten ziemlich flach. Es wird hauptsächlich durch ausgebrochene Laven gebildet, was von der turbulenten geologischen Jugend des Merkur spricht. Lava bildet eine dünne Silikatkruste, die durch das Austrocknen des Planeten aufplatzt und an der Oberfläche Hunderte von Kilometern lange Risse entstehen - Steilhänge.

Die Rotationsachse des Planeten ist so geneigt, dass das Innere der Krater in der Nordpolarregion nie von der Sonne beleuchtet wird. Auf den Bildern sehen diese Bereiche ungewöhnlich hell aus, was Wissenschaftlern Anlass gibt, dort Eis zu vermuten.

Wenn es Wassereis ist, könnten Kometen es tragen. Es gibt eine Version, dass dies Primärwasser ist, das aus der Zeit der Planetenbildung aus der Proto-Wolke des Sonnensystems übrig geblieben ist. Aber warum hat es sich bisher nicht verflüchtigt?

Wissenschaftler neigen immer noch zu der Version, dass Eis mit Verdunstung aus dem Darm des Planeten in Verbindung gebracht wird. Die darüber liegende Regolithschicht verhindert ein schnelles Austrocknen (Sublimation) des Eises.

Natriumwolken

Wenn Merkur einmal eine vollwertige Atmosphäre hatte, dann hat die Sonne sie vor langer Zeit getötet. Ohne sie unterliegt der Planet starken Temperaturschwankungen: von minus 190 Grad Celsius auf plus 430 Grad Celsius.

Merkur ist von einer sehr verdünnten Gashülle umgeben - einer Exosphäre aus Elementen, die durch Sonnenschauer und Meteoriten aus der Oberfläche herausgeschlagen wurden. Dies sind Atome von Helium, Sauerstoff, Wasserstoff, Aluminium, Magnesium, Eisen, leichten Elementen.

Natriumatome bilden von Zeit zu Zeit Wolken in der Exosphäre, die mehrere Tage leben. Meteoriteneinschläge können ihre Natur nicht erklären. Dann wären mit gleicher Wahrscheinlichkeit über die gesamte Oberfläche Natriumwolken zu beobachten, dies ist jedoch nicht der Fall.

Die maximale Natriumkonzentration wurde beispielsweise im Juli 2008 mit dem THEMIS-Teleskop auf den Kanarischen Inseln gefunden. Emissionen traten in mittleren Breiten nur auf der Süd- und Nordhalbkugel auf.

Nach einer Version werden Natriumatome durch einen Protonenwind aus der Oberfläche geschlagen. Es ist möglich, dass es sich auf der Nachtseite des Planeten ansammelt und eine Art Reservoir bildet. Im Morgengrauen wird Natrium freigesetzt und steigt auf.

Schlag, noch ein Schlag

Es gibt Dutzende von Hypothesen über die Entstehung von Merkur. Eine Reduzierung der Zahl ist aufgrund fehlender Informationen noch nicht möglich. Einer Version zufolge kollidierte Proto-Merkur, das zu Beginn seiner Existenz doppelt so groß war wie der heutige Planet, mit einem kleineren Körper. Computersimulationen zeigen, dass sich durch den Aufprall ein Eisenkern gebildet haben könnte. Die Katastrophe führte zur Freisetzung von thermischer Energie, zur Ablösung des Erdmantels, zur Verdunstung von flüchtigen und leichten Elementen. Alternativ könnte Proto-Mercury bei einer Kollision ein kleiner Körper sein und ein großer Proto-Venus.

Einer anderen Annahme zufolge war die Sonne zunächst so heiß, dass sie den Mantel des jungen Merkur verdampfte und nur noch ein Eisenkern übrig blieb.

Am bestätigtesten ist die Hypothese, dass sich die Protowolke aus Gas und Staub, in der die Rudimente der Planeten des Sonnensystems reiften, als heterogen herausstellte. Aus unbekannten Gründen wurde der sonnennahe Teil der Substanz mit Eisen angereichert und so entstand Merkur. Ein ähnlicher Mechanismus wird durch Informationen über Exoplaneten vom Typ "Supererde" angezeigt.

Beide Satelliten von Bepi Colombo befinden sich im Orbit. Erdlinge verfügen noch nicht über die Technologie, um einen Rover zum Merkur zu bringen und auf seiner Oberfläche zu landen. Dennoch sind die Wissenschaftler zuversichtlich, dass die Mission viele der Geheimnisse des Planeten und die Entwicklung des Sonnensystems aufklären wird.