Der Planet Merkur mag heiß sein, aber er scheint abzukühlen. Das ist die Schlussfolgerung einer neuen Studie, die nach den Arten von Merkmalen auf dem Merkur suchte, die sich bilden können, wenn sich die Oberflächen von Planeten aufgrund der Abkühlung zusammenziehen. Diese vertikalen Verwerfungen, „Graben“ genannt, sind nicht nur auf der gesamten Planetenoberfläche verbreitet, sondern scheinen sich auch in den letzten paar hundert Millionen Jahren gebildet zu haben – und möglicherweise noch viel später.
All dies deutet darauf hin, dass die durch einen abkühlenden Planeten verursachten Belastungen auch auf dem kleinsten Nicht-Zwergplaneten des Sonnensystems immer noch zu spüren sind.
Crunch-Zeit
Der Prozess der Entstehung eines Planeten erzeugt zwangsläufig viel Wärme, da Impaktoren unterschiedlicher Größe sowohl Materie als auch Energie auf den wachsenden Planeten liefern. Die von ihnen abgegebenen radioaktiven Elemente können auch das Innere des Planeten erhitzen. Für die Gesteinsplaneten unseres Sonnensystems bedeutet diese Hitze ein differenziertes Inneres mit Schichten aus leichteren Gesteinen auf einem flüssigen Kern.
Mit der Zeit entweicht diese Wärme jedoch in den Weltraum, wodurch sich das Innere der Planeten allmählich abkühlt. Da kleinere Planeten im Vergleich zu ihrer Oberfläche über weniger heißes Material verfügen, erfolgt diese Abkühlung auf Mars und Merkur am schnellsten.
Die Abkühlung kann erhebliche Auswirkungen auf den Planeten haben. Sobald die Dinge ausreichend abgekühlt sind, bedeutet dies ein Ende der flüssigen Kerne und den Verlust aller durch ihre Rotation erzeugten Magnetfelder. Wenn das Gestein über dem Kern abkühlt, verfestigt es sich auch und stoppt Prozesse wie Vulkanismus und die auf der Erde beobachtete Plattentektonik.
Das bedeutet jedoch nicht das Ende aller tektonischen Aktivitäten, da die Abkühlung selbst andere Spannungen erzeugen kann, die die Oberfläche von Planeten verändern können. Die meisten Materialien schrumpfen beim Abkühlen und werden dichter. Da Planeten von außen nach innen abkühlen, sind die Krusten bereits komprimiert und kompakt, wenn das Innere abkühlt. Wenn das Innere des Planeten abkühlt, wird seine Verdichtung nach und nach die Stütze unter der Kruste herausziehen.
Dadurch entsteht eine enorme Belastung für die feste Kruste, die auf die einzig mögliche Weise reagiert: durch Brechen. Einige Krustenblöcke folgen dem sich zusammenziehenden Kern nach unten. Dadurch werden benachbarte Krustenblöcke nach oben gedrückt, da nicht genügend Platz für das Herunterfallen des gesamten Materials vorhanden ist. Das Ergebnis ist ein Graben, benannt nach dem deutschen Wort für Graben.
Viel Graben
Gräben wurden erstmals auf der Erde identifiziert, wo das Innere warm bleibt, und sie bilden sich typischerweise dort, wo die Kruste so weit gedehnt wurde, dass sie bricht. Seitdem wurden sie jedoch auch auf verschiedenen anderen Körpern im Sonnensystem identifiziert. Die neue Arbeit, die von einem kleinen europäischen Team durchgeführt wurde, führte eine umfassende Suche nach Graben in Bildern des Merkur durch, die von der Raumsonde MESSENGER aufgenommen wurden, die ihre Mission zum Planeten vor acht Jahren beendete.
Mithilfe des umfangreichen Bildarchivs, das von MESSENGER erstellt wurde, wählten die Forscher Gelände aus, das Anzeichen dafür aufweist, dass es durch die durch die Verdichtung des Merkurs erzeugten Spannungen komprimiert wurde, und untersuchten dieses Gelände dann mit dem Auge. Innerhalb dieser Gebiete identifizierten die Forscher 727 wahrscheinliche Gräben, wobei bei rund 200 davon ein hohes Vertrauen herrschte. Nach der Identifizierung versuchten die Forscher mithilfe von Schatten die Tiefe des Grabens abzuschätzen, sofern der Bildwinkel dies zuließ.
Die bloße Tatsache, dass diese Gräben nicht durch die auf der Merkuroberfläche aktiven Prozesse (hauptsächlich Einschläge sowie die Bildung und Ausbreitung von Regolith) aufgefüllt wurden, lässt darauf schließen, dass die Gräben recht jung sind. Und ihre weit verbreitete Natur weist darauf hin, dass tektonische Aktivität auf dem Planeten weit verbreitet ist. Der Großteil der hier sichtbaren Gräben befindet sich innerhalb eines großen Einschlagkraters namens Caloris-Becken, wo die verdünnte Kruste möglicherweise anfälliger für Verwerfungen ist.
Insgesamt waren die meisten Gräben weniger als 50 Meter tief. Aber eine beträchtliche Anzahl war zwischen 50 und 100 Meter tief, und mindestens 20 waren über 100 Meter tief. Wenn es sich um alte Strukturen handeln würde, wären sie einfach nicht so tief. Basierend auf einer Beziehung zwischen Grabenlänge und -tiefe auf der Erde und dem Mond schätzen die Autoren, dass die meisten Gräben weniger als 200 Millionen Jahre alt und möglicherweise noch einiges jünger sind.
Das würde bedeuten, dass die Abkühlung des Merkur wahrscheinlich ein fortlaufender Prozess ist, der immer noch tektonische Aktivität auslöst. Auch wenn es unwahrscheinlich ist, dass wir dort in absehbarer Zeit ein Landegerät bekommen, um dies zu bestätigen, werden wir ab 2025, wenn die ESA-Raumsonde BepiColombo in die Umlaufbahn geht, eine neue Sicht auf Merkur erhalten.
Nature Geoscience, 2023. DOI: 10.1038/s41561-023-01281-5 (Über DOIs).