Überraschung Slosh! Merkurs Kern ist flüssig

Die Küchenphysik schreibt vor, dass ein rohes Ei langsamer dreht als ein hartes Ei. Wissenschaftler, die dieselbe Logik verwenden, haben entdeckt, dass der Planet Merkur einen flüssigen Kern aus geschmolzenem Eisen hat.

Das Ergebnis, detailliert in der Ausgabe vom 4. Mai der Zeitschrift Wissenschaft, löst ein 30 Jahre altes Mysterium, wirft aber ein anderes auf.

Um herauszufinden, ob der Kern von Merkur flüssig oder fest ist, hat ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Jean-Luc Margot von der Cornell University kleine Drehungen in der Rotation des Planeten gemessen. Sie benutzten eine neue Technik, bei der ein Funksignal, das von einem Bodenteleskop in Kalifornien gesendet wurde, vom Planeten zurückgeworfen und dann in West Virginia wieder aufgefangen wurde.

Nach 5 Jahren und 21 solcher Beobachtungen erkannte das Team, dass ihre Werte doppelt so hoch waren wie erwartet, wenn der Kern von Mercury solide wäre.

"Die Schwankungen der Merkur-Spinrate, die wir gemessen haben, lassen sich am besten durch einen Kern erklären, der zumindest teilweise geschmolzen ist", sagte Margot. "Wir haben ein Konfidenzniveau von 95 Prozent in dieser Schlussfolgerung."

Ein verschmutzter Kern

Merkur, benannt nach dem leichtfüßigen Boten der römischen Götter, ist der unserer Sonne am nächsten liegende Planet. Ein Jahr sind es gleich 88 Erdtage. Es wird angenommen, dass Quecksilber aus einem dünnen Silikatmantel besteht, der einen Eisenkern umhüllt. Weil es so klein ist - seine Masse beträgt nur 5 Prozent der Erde - dachten die Wissenschaftler, dass es schnell in seiner Formation abkühlt und im Wesentlichen jeden flüssigen Kern gefriert, den es in einen Feststoff hatte.

Aber vor 30 Jahren entdeckte ein Raumschiff der Raumsonde Mariner 10 ein schwaches Magnetfeld, etwa 1 Prozent so stark wie das der Erde, innerhalb des Planeten. Magnetische Felder sind im Allgemeinen mit einem dynamischen geschmolzenen Kern verbunden.

Margot und sein Team spekulieren, dass sich Schwefel oder ein anderes leichtes Element mit dem Eisenkern von Merkur vermischt haben, als sich der Planet gebildet hat, und seine Schmelztemperatur gesenkt hat.

"Wenn ein solches Feuerzeug das Eisen verschmutzen würde, könnte es erklären, warum der Kern bis heute flüssig geblieben ist", sagte Margot.

"Die Überraschung", fügte Margot hinzu, "ist, dass man nicht erwartet, dass Schwefel in der Entfernung von Merkur von der Sonne kondensiert."

Radial mischen

Dieses unerwartete Ergebnis stimmt nicht mit der Standardplanetenbildungstheorie überein. Diese Theorie behauptet, dass sich Planeten aus den Wirbeln von Gas und Staub bilden, die neugeborene Sterne umwinden. Innerhalb dieser "protoplanetaren" Scheibe kondensieren und verdichten Elemente in Abhängigkeit von ihrer Dichte in unterschiedlichen Abständen vom Stern.

Schwere Elemente mit hohem Schmelzpunkt, wie Eisen, Nickel und Silizium, kondensieren zu Festkörpern näher am Stern. Aus diesen Festkörpern entstehen Planetenembryonen. Diese "Planetesimalen" werden manchmal zu vollwertigen Planeten. Aus diesem Grund sind die inneren Planeten unseres Sonnensystems - Merkur, Venus, Erde und Mars - hauptsächlich aus diesen schweren Elementen gebildet. Leichtere Elemente wie Schwefel können sich erst dort weiter verfestigen, wo es kühler ist.

Die neuen Ergebnisse deuten darauf hin, dass es zu Beginn der Geschichte des Sonnensystems eine "radiale Vermischung" gegeben hat, bei der leichtere Elemente an den Rändern des Sonnensystems nach innen transportiert wurden, möglicherweise durch Schwerkraften, die gravitativ miteinander wechselwirken.

"Da man nicht erwartet, dass sich dort Schwefel in fester Form kondensiert, wenn sich [Merkur] gebildet hat, muss es von weiter draußen im Sonnensystem hereingebracht worden sein", sagte Margot.

Die Geheimnisse, die immer noch den Kern von Merkur umgeben, könnten gelöst werden, wenn die Raumsonde Messenger der NASA 2008 ihren ersten Vorbeiflug auf dem Planeten macht.

"Es ist unsere Hoffnung, dass Messenger die verbleibenden Fragen ansprechen wird, die wir nicht von unten ansprechen können", sagte Margot.

Die Forscher haben ihre Messungen mit der 70-Meter-Antenne des NASA Jet Propulsion Laboratory in Goldstone, Kalifornien, und dem Green Bank Telescope in West Virginia durchgeführt. Sie schickten auch Signale vom Arecibo-Observatorium in Puerto Rico und erhielten sie bei Goldstone zurück.