Merkur: Der kleinste und innerste Planet
Merkur ist der sonnennächste und der kleinste der acht Planeten unseres Sonnensystems. Die Bezeichnung ist abgeleitet vom römischen Götterboten Mercurius und spiegelt seine rasche Bahnbewegung am Himmel wider. Als Planet mit einer extrem dünnen Exosphäre und den größten Temperaturschwankungen im Sonnensystem bietet Merkur essenzielle Einblicke in die Geologie und die Entwicklung terrestrischer Himmelskörper in Sonnennähe.
Wichtige Kenndaten über Merkur
| Merkmal | Wert |
|---|---|
| Durchmesser | 4.880 km |
| Masse | 3,3011 x 10^23 kg (ca. 0,055 Erdmassen) |
| Mittlere Entfernung zur Sonne | ca. 57,9 Millionen km (0,39 AE) |
| Umlaufzeit um die Sonne | 88 Tage |
| Rotationsperiode (siderisch) | 58,6 Tage |
| Oberflächentemperatur | -173 °C bis +427 °C |
| Atmosphäre | Nahezu keine (Exosphäre); Spuren von Sauerstoff, Natrium, Wasserstoff, Helium |
| Anzahl der Monde | 0 |
| Schwerefeld | 3,7 m/s² (ca. 38 % der Erdanziehung) |
| Exzentrizität der Umlaufbahn | 0,2056 (größte unter den Hauptplaneten) |
Umlaufbahn und Spin-Bahn-Resonanz
Merkurs Umlaufbahn besitzt von allen Planeten die höchste Exzentrizität, wodurch seine Entfernung zur Sonne zwischen dem Perihel (ca. 46 Millionen km) und Aphel (ca. 70 Millionen km) stark variiert. Diese Bahneigenschaften sind die Hauptursache für die extremen thermischen Gradienten auf der Oberfläche.
Die Rotation um die eigene Achse ist in einer besonderen 3:2-Spin-Bahn-Resonanz an die Umlaufbahn gekoppelt: Merkur vollzieht genau drei Rotationen während zwei Umläufen um die Sonne. Dies führt zu einem Sonnentag (von Sonnenaufgang zu Sonnenaufgang) von extrem langer Dauer: 176 Erdentage, was exakt zwei Merkurjahren entspricht.
Geologie und Oberflächenmerkmale
Die Oberfläche Merkurs ist stark mit Kratern übersäht und ähnelt morphologisch der des Erdmondes. Die Kraterdichte weist auf eine lange Periode geologischer Inaktivität hin.
- Caloris-Becken: Die größte bekannte Einschlagsstruktur mit einem Durchmesser von etwa 1.550 Kilometern.
- Lobate Scarps: Kilometerhohe, hunderte Kilometer lange Steilhänge, die durch die Faltung der Kruste beim Schrumpfen des Planeten (globale Kontraktion) entstanden sind.
Aufgrund der fehlenden Atmosphäre und Erosionsprozesse bleibt die Oberfläche über Milliarden von Jahren nahezu unverändert. Beobachtungen der MESSENGER-Sonde bestätigten trotz der extremen Tagestemperaturen die Existenz von Wassereis in den permanent beschatteten Kratern nahe den polaren Regionen.
Exosphäre und Thermische Bedingungen
Merkur verfügt über keine stabile Gashülle, sondern lediglich über eine extrem dünne, oberflächengebundene Exosphäre. Diese besteht aus Atomen und Ionen, die von der Oberfläche durch den Sonnenwind und Photonen-stimulierte Desorption freigesetzt werden. Die Hauptbestandteile sind Sauerstoff, Natrium, Wasserstoff und Helium.
Die Exosphäre bietet keinen Schutz vor kosmischer Strahlung oder Mikrometeoriten. Die Temperaturbedingungen sind daher extrem: Die Tagseite erreicht bis zu +427 °C, während die Nachtseite bis auf -173 °C abkühlt.
Magnetfeld und Innerer Aufbau
Trotz seiner geringen Größe und der langsamen Rotation besitzt Merkur ein intrinsisches Magnetfeld von etwa 1 % der Erdmagnetfeldstärke. Es wird angenommen, dass dieses Magnetfeld durch einen Dynamo-Effekt in seinem ungewöhnlich großen, teilweise geschmolzenen Eisenkern erzeugt wird.
Der Eisenkern macht mit rund 85 % des Planetenradius einen extrem hohen Volumenanteil aus. Dieses Verhältnis von Kern zu Mantel stellt ein wissenschaftliches Rätsel dar; aktuelle Hypothesen favorisieren eine gigantische Kollision in der Frühzeit des Sonnensystems, welche den Großteil des ursprünglichen Mantels entfernte.
Beobachtung und Transite
Aufgrund der Sonnennähe ist Merkur schwierig zu beobachten. Die besten Sichtbarkeitsfenster ergeben sich während der größten Elongation (Winkelabstand von der Sonne), wo der Planet kurz nach Sonnenuntergang oder vor Sonnenaufgang sichtbar ist und wie der Mond Phasen durchläuft.
Die seltensten und technisch anspruchsvollsten Beobachtungsereignisse sind die Merkur-Transite, bei denen der Planet als schwarzer Punkt vor der Sonnenscheibe vorüberzieht. Dies erfordert immer die Verwendung eines speziellen, sicheren Sonnenfilters.
Merkurtransit vom 9. Mai 2016, kurz nach dem 2. Kontakt
Raumfahrtmissionen
Die Merkur-Erkundung ist technisch herausfordernd. Bisherige Missionen:
- Mariner 10 (NASA): Erster Vorbeiflug (1974–1975), kartierte etwa 45 % der Oberfläche.
- MESSENGER (NASA): Erste Sonde in Merkur-Umlaufbahn (2011–2015). Lieferte umfassende Daten zur Geologie, Exosphäre und bestätigte Wassereis.