Wie ist Merkur entstanden?

Merkurkern_g — Bewahrheiten sich die Annahmen, muss die Vorstellung vom inneren Aufbau des Merkur korrigiert werden: Der Mantel ist sehr viel dünner, der Kern weitaus umfangreicher [Nicolle Ragger Fuller, National Science Foundation]

Resultiert die Entstehung des Merkur aus dem kosmischen Zusammenprall zweier sehr unterschiedlicher Mutterkörper in der Frühzeit des Sonnensystems? Die Antwort könnte eindeutig »Ja« lauten, geht es nach aktuellen Mutmaßungen, die allerdings anhand von Simulationen untermauert werden. Der sonnennächste Planet Merkur bewahrt sein Geheimnis unter einer auffallend dünnen Gesteinsdecke: Ein enormer Eisenkern, der bis zu 70% der Planetenmasse ausmacht.

Mit knapp 4900km Durchmesser ist Merkur sogar kleiner als der Jupitermond Ganymed und der Saturnmond Titan, dafür aber jeweils mehr als doppelt so massereich wie diese eisreichen Trabanten. Interessant ist die Abhängigkeit der Dichten der erdähnlichen Planeten des Sonnensystems in Abhängigkeit zu ihrem Durchmesser: Ihre mittlere Dichte, einschließlich der des Erdmondes, steigt mit dem Durchmesser an. Merkur allerdings weist mit 5,427g/cm3 fast die Dichte der weit größeren Erde auf und liegt damit für seine Größe weit über dem Durchmesser-Dichte-Verhältnis der anderen Planeten.

Das zeigt, dass er eine »schwerere« chemische Zusammensetzung haben muss, die sich aber nahezu ausschließlich auf sein Inneres konzentriert. Sein sehr großer Eisen-Nickel-Kern nimmt mit einem Durchmesser von etwa 3600km (neueste Messungen zeigen sogar einen Wert von 4100km Kerndurchmesser) gut drei Viertel des Planetendurchmessers ein und ist damit größer als der Erdmond. Auf den wohl nur 600km dünnen Mantel aus Silikaten entfallen demnach rund 30% der Masse, bei der Erde sind es 62%. Die dennoch etwas höhere Gesamtdichte der Erde resultiert aus der komprimierenden Wirkung ihrer starken Gravitation.

Merkurs relativer Gehalt an Eisen ist größer als der jedes anderen großen Objektes im Sonnensystem. Als Erklärung werden verschiedene vage Annahmen ins Feld geführt, die alle von einem ehemals ausgeglichenen Schalenaufbau und einem entsprechend dickeren metallarmen Mantel ausgehen. Anders neuere Annahmen: Sie ordnen die Entstehung solcher extrem metallreichen Objekte wie Merkur und einiger weiterer Kleinplaneten nun einem sehr bestimmten Typ Kollision zu. Hierbei stoßen zwei sehr unterschiedlich große Protoplaneten zusammen und hinterlassen wenig überraschend auch zwei deutlich unterschiedlich massereiche Bruchstücke.

Das außergewöhnliche Massenverhältnis der entstandenen Fragmente beeinflusst auch ihr weiteres Verhältnis zueinander. Der massereichere Torso entzieht vor dem Hintergrund seines Schwerkraftvorteils dem leichteren fast sämtlichen, durch den Impakt aufgelockerten Schutt und Geröll. Es entwickelt sich also ein relativ locker gepackter Geröllhaufen – aus dem sich unter Umständen weitere terrestrische Körper bilden und ein deutlich kleineres, andererseits viel dichteres Objekt mit überdurchschnittlichem hohem Metallanteil.

Lars-C. Depka

Arbeit zum Eisenkern: