Menschen haben die Fähigkeit entwickelt, felsige Planeten in den bewohnbaren Zonen ferner Sterne zu entdecken. Der Tag wird kommen, an dem wir einige sehr teure Entscheidungen treffen müssen, welche Planeten einen Besuch wert sind, um entweder zu kolonisieren oder nach Leben zu suchen.
Wie treffen wir diese Entscheidungen? Neue Forschungen zur Geologie des Planeten Merkur könnten helfen. Wir haben endlich etwas anderes zu vergleichen mit der aktiven Geologie der Erde - und vielleicht ein System, das uns mehr über die Bedingungen lehren könnte, die für das Leben notwendig sind.
Quecksilber erweist sich derzeit als tektonisch aktiv. Abgesehen von der Erde ist es der einzige felsige Planet in diesem Sonnensystem, der immer noch langsam Teile seiner Kruste aufwirbelt und mit der Zeit die Oberfläche verändert. Dies bedeutet, dass wir endlich etwas anderes haben, mit dem wir die aktive Geologie der Erde vergleichen können.
"Zusammen mit der tektonischen Geschichte ergibt sich ein völlig neues Bild der Geschichte von Merkur", sagt Thomas Watters, leitender Wissenschaftler am Smithsonian-Zentrum für Erd- und Planetenstudien im Nationalen Luft- und Weltraummuseum und Hauptautor von a neues Papier über Merkurs Geologie. "Es bringt Quecksilber in Bezug auf eine sehr langsame Abkühlung sehr nahe an die Erde, so dass die Außenseite kühl und die Innenseite heiß bleibt."
Merkur ist ein schwieriger kleiner Planet zum Studieren. Größer als unser Mond, aber viel kleiner als die Erde, kreist er eng um die Sonne. Die Temperaturen reichen von 800 Grad bis -280 Grad Fahrenheit, aber es ist ein felsiger Planet, der aus ähnlichem Material wie die Erde besteht. Quecksilber ist weit weg und die Nähe zur Sonne bedeutet, dass es eine Menge Schwerkraft gibt, gegen die man kämpfen muss. Es braucht mehr Treibstoff, um Merkur zu besuchen, als um das Sonnensystem zu verlassen. Die NASA war zum ersten Mal zu Besuch, als die Raumsonde Mariner 10 1974 daran vorbeiflog.
Das NASA-Raumschiff MESSENGER sandte hochauflösende Bilder der Oberfläche von Merkur zurück, die nicht nur Hinweise auf tektonische Aktivität (Pfeile zeigen Verwerfungen und andere Oberflächenlandformen an) bestätigten, sondern auch darauf, dass der Planet noch geologisch aktiv ist. (NASA / Johns Hopkins 'Labor für Angewandte Physik) "Mariner 10 hat weniger als eine volle Halbkugel abgebildet, aber einen guten Ausschnitt" von Mercurys Oberfläche in niedriger Auflösung, sagt Watters. "Große Schubfehler, die anzeigen, dass die Kruste zusammengeschmolzen und zusammengezogen war, waren in diesen Bildern offensichtlich."
Die Mission Mariner 10 hat uns gezeigt, dass Merkur vor Milliarden von Jahren aktiv war. Die Wissenschaftler konnten lange, klippenartige Abgründe oder „Steilhänge“ betrachten und sehen, wo die Oberfläche des Planeten nach oben geschoben worden war. Die Dichte der Krater aufgrund von Meteoriteneinschlägen ermöglichte es ihnen, rückwärts zu arbeiten und herauszufinden, wie lange es her ist, dass sich diese Krater gebildet hatten. Die Mission stellte auch fest, dass Merkur zumindest die Überreste eines schwachen Magnetfelds aufwies.
Aber war das alles in der fernen Vergangenheit? Eine neuere Mission zur Umlaufbahn von Quecksilber mit dem Raumschiff MESSENGER wurde 2004 gestartet und sammelte Daten, bis es 2015 abstürzte. Diese Daten stammten vom Ende der abklingenden Umlaufbahn, als das Raumschiff auf dem Weg war, der Oberfläche einen neuen Krater hinzuzufügen Dies ermöglichte es Watters und seinen Kollegen zu verstehen, was immer noch auf Merkur vor sich geht.
Ursprünglich sollte MESSENGER die Oberfläche aus einer sehr hohen Umlaufbahn kartieren, bis der Treibstoff ausgeht und sie abstürzt. Aber die NASA änderte unterwegs ihre Pläne. Das Leben der Mission war bereits durch den starken Gravitationseinfluss der Sonne begrenzt, so dass sie ein geringes Risiko einging.
Aufgrund der Kraft der solaren Gezeiten, sagt Watters, "kann man ein Raumschiff auf keinen Fall für lange Zeit in einer Umlaufbahn um Merkur halten."
Die NASA beschloss, MESSENGER in eine endlos niedrige Umlaufbahn zu schicken, damit sie vor dem Ende Nahaufnahmen von Teilen der Oberfläche erhalten konnten. Es funktionierte.
„Als wir die Höhe gesenkt haben, haben wir die [Kameraauflösung der Oberfläche] an einigen Stellen auf ein bis zwei Meter pro Pixel gesenkt“, sagt Watters. „Es war wie eine neue Mission. Es bedeutete, dass das Raumschiff zum Scheitern verurteilt war, aber das würde trotzdem passieren ... Die große Neuigkeit in diesen MESSENGER-Bildern für die Endkampagne in geringer Höhe ist, dass wir sehr kleine Versionen dieser großen Steilwände gefunden haben, von denen wir wissen, dass sie seitdem auf Merkur sind Mariner 10. ”
Die kleinen Steilkehlen haben sich in jüngster Zeit gebildet (mit minimalen Einschlägen von Meteoren) und zeigen, dass sich die Oberfläche von Merkur in jüngster Zeit weiter verändert hat, und zwar in einer Größenordnung von Millionen von Jahren anstatt von Milliarden. Die Daten zeigten, dass die Entstehung von Merkur und die fortschreitende Geologie denen der Erde sehr ähnlich sind. Es hat ein laufendes tektonisches Plattensystem, aber mit einem entscheidenden Unterschied zu unserem.
"Die Erdhülle ist in etwa ein Dutzend Platten zerbrochen, die den größten Teil der tektonischen Aktivität auf der Erde verursachen", sagt Watters. „Auf Mercury haben wir keine Beweise für eine Reihe von Platten. Merkur scheint ein Ein-Platten-Planet zu sein. Diese Hülle zieht sich gleichmäßig zusammen. Wir verstehen nicht wirklich, warum die Erde dieses Plattenmosaik entwickelt hat. Aber es ist das, was die Erde davon abhält, sich zusammenzuziehen. “
Quecksilber hat immer noch einen geschmolzenen Kern, genau wie die Erde. Wenn Merkurs Kern langsam abkühlt, nimmt die Dichte dieses Kerns zu und er wird etwas kleiner. Wenn es schrumpft, kollabiert die kühlere, felsige Außenkruste leicht, wodurch die Steilküste entsteht und der Planet sich leicht zusammenzieht. Die Kontraktionen haben in den letzten 3, 9 Milliarden Jahren wahrscheinlich ein bis zwei Kilometer von Merkurs Durchmesser entfernt.
Der Mars, der einem anderen bewohnbaren Planeten in unserem Sonnensystem am nächsten kommt, ist ebenfalls ein felsiger Planet, der aus ähnlichem Material wie Merkur, Venus und Erde besteht. Aber es scheint einen Kern zu haben, der nur teilweise geschmolzen ist. Es hat kein aktives tektonisches Plattensystem. Vor langer Zeit hatte der Mars sowohl ein Magnetfeld als auch eine Atmosphäre. Als das Feld verschwand, verschwand die Atmosphäre im Weltraum.
Könnte es eine Beziehung zwischen geschmolzenen Kernen, Plattentektonik und den Magnetfeldern geben, die die Existenz einer dichten Atmosphäre ermöglichen?
"Was wir jetzt von Merkur erfahren haben, ist, dass es keinen anderen Planeten gibt, von dem wir wissen, dass er tektonisch aktiv ist", sagt Watters. „Ich versuche zu verstehen, wie sich felsige Planeten in diesem Sonnensystem entwickeln. . . . Was ist das Spektrum der Evolution auf einem felsigen Körper? Ist die Plattentektonik ein notwendiges Element für die Entwicklung des Lebens auf einem felsigen Planeten? Es gibt einige wirklich wichtige Dinge zu lernen. “
