Samstag, 18. Juni 2011

Sonde Messenger: Merkur bestätigt Theorien und offenbart Überraschungen

Spektakuläre Nachansicht eines Merkur-Kraters | Copyright: NASA/Johns Hopkins Univ., APL / Carnegie Institution of Wash.

Washington/ USA - Am 18. März trat mit "MESSENGER" erstmals eine irdische Sonde in eine Umlaufbahn um den innersten Planeten des Sonnensystems ein. Mit ihr sollen in den kommenden Jahren die Geochemie, die Geophysik, Geologie, Geschichte, Atmosphäre, Magnetosphäre und die Plasmaumwelt des Planeten des Merkurs erforscht und dokumentiert werden. Schon jetzt liefern die ersten Daten der Sonde erstaunliche neue Erkenntnisse über den Planeten. Während die Messwerte zahlreiche bisherige Theorien über Merkur bestätigen, beinhalten sie zugleich auch einige Überraschungen. So unterscheidet sich etwa die Zusammensetzung der Oberfläche des Planeten deutlich von jener, wie sie bislang vermutet wurde.

In den nördlichen Polregionen des Merkurs zeigen die neuen Aufnahmen die größte Ausdehnung vulkanischer Ablagerungen auf dem sonnennächsten Planeten, deren Dicke mehre Kilometer erreichen kann. Die weite Ausdehnung dieser Ebene bestätigt, dass große Teile der Planetenkruste des Merkurs einst von Vulkanen geformt wurden.

Zu den für die Forscher faszinierendsten Merkmalen zählen auch helle, fleckenförmige Ablagerungen am Grunde einiger Einschlagskrater, wie sie schon bei den früheren Vorbeiflügen der Sonde entdeckt wurden. Die neuen Messungen belegen nun, dass es sich bei dabei um Anhäufungen und unregelmäßige Gruben mit einer horizontalen Ausdehnung von mehreren Kilometern handelt. Diese Gruben, so berichtet die Pressemitteilung der " Carnegie Institution" in Washington, sind von Rändern aus hellerem Material umgeben, wie es sich auch an den Höhen der Kraterränder findet (s. Abb. o.).

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"Die Erscheinungsform dieser Strukturen gleich keinen Merkmalen, wie wir sie zuvor auf Merkur oder dem Mond gesehen haben", erläutert Brett Denevi vom "Applied Physics Laboratory" (APL) an der "Johns Hopkins University". "Wir diskutieren derzeit immer noch die Herkunft dieser Strukturen. Allerdings scheinen sie relativ jung zu sein, was darauf hindeutet, dass es im Innern der Merkurkruste deutlich mehr flüchtige Komponenten gibt, als bislang angenommen."

Mit dem Röntgenspektrometer (XRS) an Bord der Sonde gelangen schon anhand der ersten Messungen wichtige neue Erkenntnisse über die Geochemie der Planetenoberfläche, deren Zusammensetzung sich nun doch deutlich etwa von jener des Mondes unterscheidet. Zum einen wird die Merkuroberfläche, nicht wie jene des Mondes, von feldspatreichen Mineralien dominiert. Zum anderen deuten die Messungen auf beträchtliche Mengen an Schwefel auf der Planetenoberfläche hin. Diese Erkenntnis wiederum stützt frühere erdgestützte Beobachtungen auf deren Grundlage Wissenschaftler vermuteten, dass das Ausgangsmaterial, aus dem sich der Planet einst bildete, deutlich weniger oxidiert war als jenes, aus dem sich die restlichen erdartigen Planeten des Sonnensystems gebildet haben. Von der Einsicht erhoffen sich die Wissenschaftler auch Hinweise auf die Natur des Vulkanismus auf Merkur.

Mit Hilfe des Gammastrahlen- und Neutronenspektrometers konnte zudem der Zerfall von radioaktiven Kalium und Thorium nachgewiesen werden: Der zudem nachgewiesene Reichtum von Kalium widerlegt nun nicht nur einige früherer Theorien über die Herkunft und Zusammensetzung des Planeten, auch entspreche das Verhältnis zwischen Kalium und Thorium auf Merkur jenem auf den anderen Felsplaneten, was wiederum nahe legt, dass Merkur deutlich mehr flüchtigen Elemente beherbergt, als dies bislang vermutet wurde.

Auch frühere, auf erdgestüzten Radarbilder basierte Vermutungen, dass die Polregionen des Merkurs von Ablagerungen aus Wassereis und anderer Eisformen geprägt werden, die sich aufgrund der Kälte hier und besonders im Innern immerdunkler Krater anreichern und erhalten sollten, konnten nun aufgrund der topografischen Messungen des Höhenmeters der Sonde bestätigt werden.

Nord-Süd-Asymetrie der Merkur-Magnetosphäre | Copyright: NASA/Johns Hopkins Univ., APL / Carnegie Institution of Wash.

Das Ergebnis einer nun nachgewiesenen starken Nord-Süd-Asymmetrie des Magnetfeldes des Planeten, wirkt sich auch die beiden Pole in unterschiedlicher Weise aus. So ist die nördliche "magnetische Polkappe" an welchen die Magnetfeldlinien der Magnetosphäre offen für das interplanetare Medium sind, wesentlich größer als das südliche Gegenstück, das somit wiederum deutlich stärker von den geladenen Partikeln des Sonnenwindes erhitzt wird - ein Effekt, der sich zudem auf die Entstehung der dünnen Atmosphäre und auf die Verwitterung der Oberflächenmaterialien auswirkt. Auch diese Eigenschaften sollten also in der Folge eine ähnliche Asymmetrie aufweisen.

Schon während der Vorbeiflüge der Sonde "Mariner 10" im Jahre 1974 konnten mehrere Ausbrüche energetisierter Partikel in der erdähnlichen Magnetosphäre des Merkurs registriert werden, weswegen die NASA-Wissenschaftler auch den Nachweis entsprechender Ausbrüche während drei früheren Vorbeiflüge von MESSENGER erwarteten - doch diese blieben, zur Verwunderung der Forscher, aus.

Aus dem jetzigen polarnahen Orbit heraus, registriert die Sonde die Ereignisse zwar in unterschiedlicher Stärke, jedoch in einem nahezu uhrwerkartig abgestimmten Rhythmus. Die neuen Messungen belegen allerdings, dass es sich nicht um Elektronen sondern um energetisierte Ionen handelt, wie sie in den mittleren Breitengraden ihren Ursprung haben.

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / nasa.gov / carnegiescience.edu
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