Warum der Planet Merkur so überaus sonderbar ist

Merkur, der Zwerg des Sonnenwurfs – MPI/Getty Images

Merkur, der Zwerg des Sonnenwurfs MPI/Getty Images

Von Michael D. Lemonick

July 7, 2014 12:00 PM EDT

Merkur, Venus, Erde und Mars sind kollektiv als die Gesteinsplaneten bekannt, im Gegensatz zu den Gasriesen des Sonnensystems – Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. (Pluto ist ein Eiszwerg, was ihn wie eine Figur aus einem Disney-Film oder Game of Thrones erscheinen lässt, aber das ist eine andere Geschichte.)

Aber Merkur passt nicht ganz zu den anderen felsigen Welten, sagt Erik Asphaug, ein Planetenforscher an der Arizona State University. „Die meisten, einschließlich der Erde, haben eine Zusammensetzung, die zu etwa einem Drittel aus metallischem Eisen und zu zwei Dritteln aus Gestein besteht. Merkur ist umgekehrt.“

Das ist ein Problem für Wissenschaftler, die keine Anomalien mögen – zumindest keine ohne Erklärung. Aber in diesem Fall könnte es eine einfache Antwort geben: Merkur ist der mit Abstand kleinste Planet – etwa ein Drittel des Erddurchmessers – was darauf hindeutet, dass er einst eine dicke, felsige Schale hatte, die aber in der Frühzeit des Sonnensystems irgendwie abgetragen wurde. Wo also ist das ganze Gestein hin?

Asphaug glaubt, die Antwort zu haben. „Wir stehen auf ihm“, sagt er. Zu diesem Schluss kommt er in einer neuen Arbeit in der Fachzeitschrift Nature Geoscience, in der er und Co-Autor Andreas Reufer von der Universität Bern eine Art große einheitliche Theorie der Entstehung von Gesteinsplaneten präsentieren.

Ihr Ausgangspunkt ist die Zeit, etwa 100 Millionen Jahre nach der Geburt des Sonnensystems, als die ursprüngliche staubige Materiescheibe, die die Sonne umkreiste, zu Kieselsteinen, dann zu Gesteinsbrocken und schließlich zu etwa 20 Objekten von der Größe des Mars (der selbst etwa halb so groß wie die Erde ist) zusammenwuchs – der letzte Schritt vor einer weiteren großen Konsolidierung, in der die vier bekannten inneren Planeten ihre endgültige Form annahmen.

Über all dies ist man sich in der Gemeinschaft der Planetenforscher ziemlich einig. Alle sind sich darüber hinaus einig, dass dieser letzte Schritt so etwas wie ein interplanetarisches Demolition Derby war, bei dem massive Körper aufeinander prallten, auseinandergeschlagen wurden und sich dann wieder zu noch größeren Objekten formten.

Was die neue Arbeit nun anhand von Computersimulationen erklärt, ist, wie Merkur und Mars, deren Masse weniger als 10 Prozent der Gesamtmasse ausmacht, zurückblieben, als der Rest der Objekte verschmolz, oder akkretierte, um die größere Erde und Venus zu bilden. „Um nicht akkretiert zu werden“, erklärt Asphaug, „hat ein Planet zwei Möglichkeiten: alle Kollisionen mit der Proto-Venus und der Proto-Erde zu vermeiden, oder dass jede Kollision eine ‚hit and run‘ Kollision ist, die nicht zur Akkretion führt.“

Mit anderen Worten, sagt Asphaug, „wenn Mars und Merkur die letzten Überlebenden einer ursprünglichen Population von 20 marsgroßen Planeten sind, dann würde man eigentlich erwarten, dass einer von ihnen ein Soldat ist, der die ganze Action verpasst hat, der den Kampf verschlafen oder sich versteckt hat.“ Das ist der Planet, den wir heute Mars nennen.

Der Merkur hat viel Action gesehen, aber er wäre derjenige, der hauptsächlich von Streifschüssen getroffen wurde, wobei die äußeren Schichten abgetragen wurden und ein immer kleinerer Planet überlebte. „Der ursprüngliche Merkur“, sagt Asphaug, „war vielleicht dreimal so schwer wie der heutige Merkur, verlor aber seinen Gesteinsmantel, als er auf die Proto-Venus oder Proto-Erde traf.“

Das ist nicht nur die wahrscheinliche, sondern auch die statistisch unvermeidliche Erklärung. Bei 20 marsgroßen Objekten zu Beginn, sagt Asphaug, „erwartet man, dass man am Ende einen mehrfach gestreiften Freak hat, einen Planetenkern ohne seinen Mantel.“ Erde und Venus hätten leicht etwas von dem aufgenommen, was Merkur verloren hat.

Die gleiche Schießbudenperiode in der Geschichte des Sonnensystems erklärt auch die Entstehung des Mondes, der das kompositorische Gegenteil von Merkur ist, mit viel Gestein und sehr wenig Eisen. Nachdem sich die Erde aus den marsgroßen Protoplaneten gebildet hatte, die im Sonnensystem umherschwirrten, wurde sie von einem weiteren von ihnen hart getroffen – doch anstatt die ohnehin schon gewaltige Masse der Erde noch zu vergrößern, verdampfte diese Kollision einen Teil des Einschlagkörpers und einige der äußeren Schichten der Erde.

Diese Trümmer flogen in eine Umlaufbahn und verschmolzen dann zum Mond. Und das wirft eine faszinierende Gegentheorie auf: vielleicht ist dieser marsgroße Impaktor, den die Planetenforscher Theia nennen, das Objekt, das zum Merkur wurde. Wenn das stimmt, liegt die Antwort auf die Frage, wohin die äußere Gesteinsschicht des Merkurs verschwand, vielleicht doch nicht unter unseren Füßen.

Sie könnte stattdessen direkt über unseren Köpfen schweben.

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