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Merkur ist geschrumpft

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Der Planet Merkur ist geschrumpft, wie Verwerfungen an seiner Oberfläche zeigen. (NASA/ Johns Hopkins University APL /Carnegie Institution)
Der Merkur ist noch immer einer der rätselhaftesten Planeten. Denn bis vor kurzem hatte er noch nie näheren Besuch von einer Raumsonde. Das hat sich jetzt geändert – und prompt haben Forscher eine sehr ungewöhnliche Eigenheit des innersten Planeten nachgewiesen: Der Merkur ist um immerhin knapp sechs Kilometer geschrumpft. Verursacht wurde dies durch eine starke Abkühlung seit seiner Frühzeit. Diese Schrumpfung erklärt auch, woher die über die gesamte Planetenoberfläche verteilten Steilkanten und Risse kommen: Als sich das Gestein zusammenzog, brachen Teile der Kruste auf und bildeten Verwerfungen.

Der Merkur ist ein Ort der Extreme: Seine Oberflächentemperatur schwankt zwischen -170 und +420 Grad Celsius, er ist ungewöhnlich dicht und älter als alle anderen Planeten unseres Sonnensystems. Ungewöhnlich sind auch einige Strukturen auf seiner Oberfläche: lange gewundene Steilkanten, die sich über hunderte von Kilometern Länge erstrecken und bis zu zwei Kilometer hoch sind. Diese „Rupes“ liegen unter den ältesten Kratern und müssen daher aus der Frühzeit des Planeten stammen. In einigen großen Impaktsenken entdeckten die Planetenforscher zudem zahlreiche schmale Risse im Untergrund.

Auf der Erde käme Geologen bei solchen großräumigen Strukturen vermutlich als erstes die Plattentektonik in den Sinn, die langsame Drift der Krustenplatten. Auf dem innersten Planeten jedoch gibt es keinerlei Anzeichen für eine solche Tektonik. „Der Merkur besitzt keine Plattengrenzen, seine Lithosphäre ist ungeteilt“, erklären Paul Byrne von der Carnegie Institution in Washington DC und seine Kollegen. Schon seit längerem vermuten Planetenforscher daher eine andere Ursache: eine Schrumpfung des Planeten.

Schrumpfung statt Tektonik?

Der Theorie nach kühlte sich der Merkur vor rund 3,8 Milliarden Jahren allmählich ab, weil das heftige Bombardement mit bei der Planetenbildung übrig gebliebenen Gesteinsbrocken nachließ. Diese Abkühlung zog das Gestein zusammen und ließ den Planeten schrumpfen – um fünf bis zehn Kilometer wie die Modelle vorhersagten. Die noch sehr ungenauen Aufnahmen der Merkursonde Mariner 10 aus den 1970er Jahren erlaubten es aber nicht, diese Theorie schlüssig zu überprüfen. Erst die MESSENGER-Sonde der NASA, die 2011 in den Orbit des Merkur einschwenkte, hat nun Aufnahmen geliefert, die einen Beweis oder Gegenbeweis der Schrumpfungs-Theorie zulassen.

Für ihre Studie haben Byrne und seine Kollegen 5.934 Steilkanten und Verwerfungen anhand der MESSENGER-Aufnahmen kartiert. Die meisten von ihnen sind zwischen 9 und 900 Kilometer lang, ein Faltensystem erstreckt sich sogar über gewaltige 1.700 Kilometer, wie sie berichten. Die Forscher wählten für genauere Analysen 216 in relativ regelmäßigen Abständen um den Planeten verteilte Verwerfungen aus. Anhand ihrer Höhe und Form ermittelten sie, wie stark sich der Merkur zusammengezogen haben muss, um diese Strukturen zu erzeugen.

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Und tatsächlich: Der Merkur ist geschrumpft. Um immerhin rund 5,7 Kilometer muss der Planetenradius sich in den vergangenen Milliarden Jahren zusammengezogen haben, wie die Messungen ergaben. „Das ist erheblich mehr als frühere Modelle vorgaben, der Merkur muss demnach in seiner Frühzeit stärker abgekühlt sein als bisher gedacht“, konstatieren Byrne und seine Kollegen. Interessanterweise hat der innerste Planet damit genau den Prozess durchgemacht, den Geologen im 19. Jahrhundert auch für die Erde annahmen. Denn vor Entdeckung der Plattentektonik hielten sie die irdischen Gebirge für Schrumpfungsfalten unseres Heimatplaneten Inzwischen ist klar, dass die Verwerfungen und Gebirge der Erdoberfläche auf die Bewegungen der Kontinentalplatten zurückgehen. Bei kleineren Bruder der Erde, dem Merkur, aber erlebt die Schrumpfungstheorie nun eine Renaissance.

Quelle:

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar
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