Merkur – Planet der Extreme

Im fernen Kuipergürtel hat die Weltraumkälte unserem Raumschiff arg zugesetzt. Nun müssen wir zusehen, dass unsere Solarzellen endlich wieder die Akkus laden, und stürzen auf die Sonne zu. Daher ergibt sich jetzt die Gelegenheit, den sonnennächsten Planeten Merkur etwas näher unter das Teleskop zu nehmen. Von der Erde aus ist das gar nicht so einfach, weil Merkur eigentlich immer im Umfeld der Sonne zu suchen ist, das bedeutet, dass der Himmel in seiner Richtung stets noch über eine deutliche Resthelligkeit verfügt.

Was bedeutet eigentlich „Mercury Retrograde“?

In diesem Jahr 2020 war Merkur vom 18. Juni bis 12. Juli rückläufig. Damit aber nicht genug, vom 13. Oktober bis 3. November vollführte Merkur nochmals eine so merkwürdige Schleifenbewegung zurück. Die Astrologen meinen zu wissen, dass das keine guten Zeichen sind, und behaupten, dass während der Mercury Retrograde Phasen in unserem Leben nicht immer alles ganz glatt verläuft.

Mercury Retrograde ist nur ein optischer Effekt

Merkur umrundet die Sonne in ziemlich geringem Abstand in nur 88 Tagen. Seine leicht elliptische Bahn reicht von knapp 0,31 AE im Perihel bis maximal 0,47 AE im Aphel. Während die Erde also einen Sonnenumlauf zuwege bringt, komplettiert Merkur gleich vier Mal seinen deutlich kleineren Kreis.

Während jener Tage, wenn Merkur gerade die Erde auf seiner Innenbahn überholt, bewegt er sich von unserem Standpunkt aus gesehen von Ost nach West, was ansonsten für ihn völlig unüblich ist. Das ist aber nur ein Scheineffekt, der mit der Änderung des Winkels des Sehstrahls von der Erde zum Merkur hin zu tun hat. Dieses Phänomen sehen wir ungefähr dreimal im Jahr, eben weil es Merkur so eilig hat.

Ein plausibles Beispiel

Jeder von uns hat so einen verblüffenden Effekt, der sich aus Relativbewegungen ergibt, schon mal im Alltag erlebt: Sie sitzen im stehenden Zug und beobachten, wie der Zug auf dem Nebengleis langsam losfährt. Endlich geht auch Ihre Reise weiter und Ihr Zug fährt erfreulicherweise recht flott an. Sie freuen sich darüber, dass er den anderen Zug überholt und bemerken dabei, dass Sie den lustigen Eindruck haben, der andere Zug würde nun rückwärts fahren.

Dieser Effekt ergibt sich auch, wenn wir die äußeren Planeten beobachten, allerdings passiert dies beim schnellen Merkur eben öfter, sodass es wohl bei ihm so auffallend war. Die guten alten Kirchen-Astronomen vor Galilei und Keppler haben sich echt das Hirn zermartert, als sie diese Schleifenbewegungen der Planeten erklären sollten, weil ja die Erde den Mittelpunkt des Sonnensystems bilden musste. Da wurden gar lustige Modelle gebaut.

Versetzen Sie sich mal in die Lage unserer tatsächlich zentralen Sonne. Ist doch klar, dass sie jeden Tag ihre Planeten kontrollierend betrachtet. Aber von ihrem Standpunkt bewegt sich da keiner retrograd, warum denn auch?

Oberfläche des Merkur | Bild von WikiImages auf Pixabay

Was wissen wir heute über Merkur?

Wegen seiner schlechten Beobachtbarkeit waren lange Zeit nur grobe Strukturen seiner Oberfläche bekannt. Erst durch die Raumfahrt ist es möglich geworden, Details auf dem Merkur mit hoher Auflösung zu studieren.

Benannt wurde Merkur nach dem Götterboten in der griechisch-römischen Mythologie. Sein Äquatordurchmesser beträgt nur 4.880 km, zum Vergleich: Unser Mond hat einen Durchmesser von 3.474 km. Zwar ist sein Jahr mit 88 Tagen recht kurz, dafür dauert ein Merkurtag fast 59 Erdentage.

Seine Rotation ist gewissermaßen mit seinem Sonnenumlauf synchronisiert, denn der Planet dreht sich einmal um seine Achse, wenn er genau 2/3 seines Jahres geschafft hat. Die Astronomen sprechen hier von einer 3:2-Resonanz zwischen der Umlauf- und der Rotationsperiode. Anders ausgedrückt: Nach zwei Merkurjahren sind auf dem Merkur drei Tage vergangen, was für uns gewiss sehr gewöhnungsbedürftig wäre.

Es ist zuweilen heiß auf Merkur

Stellen Sie sich vor, Sie sind ein Astronaut und stehen auf Merkurs Oberfläche, wenn der Planet gerade seinen sonnennächsten Punkt, also das Perihel, durchschreitet. Die Sonnenscheibe erscheint dann dreimal größer als auf der Erde und ihre Strahlungsintensität ist gleich zehnmal stärker.

In der Folge wird es im Äquatorialbereich von Merkur ungefähr 470 Grad Celsius heiß, dagegen sinken die Temperaturen in der langen Nacht auf minus 183 Grad Celsius ab. Da Merkurs Rotationsachse praktisch keine Neigung gegen die Bahnebene aufweist, gibt es permanent abgeschattete Polarregionen, die niemals wärmer werden als minus 163 Grad Celsius. Forscher vermuten, dass es an solchen Stellen Wassereis auf Merkur gibt.

Innerer Aufbau des Planeten

Die mittlere Dichte von Merkur beträgt 5,44 g/cm3. Das ist ein erstaunlich hoher Wert, wenn man bedenkt, dass der hydrostatische Druck seiner Gesteinsschichten wegen seines kleinen Durchmessers viel geringer ist als auf der Erde. Dennoch gibt es Ähnlichkeiten zu den inneren Strukturen der Erde. Auch Merkurs Kern besteht sehr wahrscheinlich vornehmlich aus Eisen und Nickel. Überdeckt wird dieser von einem silikatischen Mantel und einer Kruste.

Innerer Aufbau im Vergleich | Bild von WikiImages auf Pixabay (bearbeitet)

Mithilfe der Raumsonde Messenger konnte der Kerndurchmesser auf ungefähr 4.060 km bestimmt werden, das sind immerhin 83 Prozent des Planetendurchmessers. Es hat den Anschein, als würde dort fast ein purer Planetenkern durch den Raum fliegen. Kruste und Mantel zusammen sind nur circa 410 km mächtig, wobei die Kruste davon 50 bis 80 km ausmacht. Es sieht danach aus, dass die Kruste an den Polen signifikant dünner ist.

Krater und Vulkanismus

Merkurs Oberfläche wird von dem riesigen, im Durchmesser circa 1.500 km großen Einschlagsbecken „Caloris“ dominiert. Was dort niedergegangen ist, muss einst mindestens 100 km Durchmesser gehabt haben. Dadurch wurden offenbar erhebliche vulkanische Aktivitäten ausgelöst mit der Folge, dass der Boden von Caloris heute etwas höher liegt als dessen Randbereiche. Sehr wahrscheinlich hat aufquellendes Magma im Zentrum von Caloris ein großes Marebecken gebildet, wie wir es vom Mond kennen.

Der Einschlag muss damals derart heftige Oberflächenwellen ausgelöst haben, dass diese als spezielle topografische Formationen auf der gegenüberliegenden Seite von Merkur sozusagen „eingefroren“ wurden. Während ausgedehnte Flutbasalte unweit des Nordpols auf den früheren Vulkanismus hindeuten, gibt es praktisch keine Anzeichen für eine Plattentektonik, wie wir sie von der Erde kennen.

Sehr wohl ist aber die ganze Oberfläche von Steilstufen durchzogen, die mehrere 100 km lang und bis zu 3 km hoch sein können, und einige seitlich versetzte Kraterränder zeigen, dass es auf der Oberfläche zu Horizontalverschiebungen gekommen ist. Viele Wissenschaftler gehen heute davon aus, dass Merkur im Laufe der Jahrmilliarden deutlich abkühlte und somit ein starker Schrumpfungsprozess einsetzte, sodass der Durchmesser des Planeten insgesamt um ungefähr 14 km abgenommen hat, was zur Ausbildung der vielen Steilstufen geführt hat.

Exosphäre versus Atmosphäre

Der kleine Merkur hat es immerhin geschafft, eine sogenannte Exosphäre zu halten, sie wurde schon 1974 durch Mariner 10 nachgewiesen. Diese Gashülle ist aber dünner als jedes Vakuum, das auf der Erde erzeugt werden kann. Sie besteht aus Wasserstoff, Helium, Natrium, Wasserdampf und ganz geringe Spuren von Magnesium, Kalium und Argon.

Bild von WikiImages auf Pixabay | Sonneneruption

Eigentlich bläst der starke Sonnenwind dort jegliche Atmosphäre von Merkur im Handumdrehen weg. Doch der Planet liefert ständig Teilchen aus seiner Kruste nach. Überdies sind es größere und kleinere Meteoriten, die auf der Oberfläche einschlagen und ständig solche verdampfende Materie nachliefern.

Merkur besitzt sogar eine kleine Magnetosphäre

Tatsächlich erzeugt Merkur sein Magnetfeld dynamisch in seinem Kernumfeld. Erstmalig gemessen wurde das Dipolfeld durch Mariner 10 und Messenger untersuchte die Feldstärke dann etwas genauer. Heraus kam dabei, dass Merkurs Magnetfeld um den Faktor 130 bis 340 geringer ist als das Erdmagnetfeld. Es wird vermutet, dass auch dieses Magnetfeld die Wirkung elektrisch leitenden, flüssigen Materials im Inneren des Planeten ist.

Wie nicht anders zu erwarten, tritt das Merkurmagnetfeld in Wechselwirkung mit den elektrisch geladenen Teilchen des intensiven Sonnenwindes, wodurch sich eine sehr dynamische Magnetosphäre, also ein hochfrequent waberndes Plasma um den Planeten ausbildet.

Ihre Grenze, die als Magnetopause bezeichnet wird, befindet sich auf der sonnenzugewandten Seite nur circa 1.000 km über Merkurs Oberfläche. Entlang der Magnetfeldlinien wird ständig ein starker Teilchenstrom des Sonnenwindes zu den magnetischen Polen abgeleitet.

Bild von Reimund Bertrams auf Pixabay | Merkur Raumsonde

Hinsichtlich der Entstehung von Merkur, insbesondere mit Blick auf seinen Eisenkern, erhoffen sich die Planetenforscher viele neue Erkenntnisse durch die vierteilige Raumsonde „BepiColombo“, die am 20. Oktober 2018 zum Merkur startete. Es handelt sich dabei um ein Kooperationsprojekt zwischen der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der „Japan Aerospace Exploration Agency“ JAXA.

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Beitragsbild: von WikiImages auf Pixabay