Planet mit Dynamo: Merkur hatte schon früh ein Magnetfeld

Der innerste Planet unseres Sonnensystems besaß vor etwa 3,8 Milliarden Jahren ähnlich wie die Erde ein globales Magnetfeld, das von einem Dynamoeffekt im flüssigen äußeren Kern angetrieben wurde. Das zeigen Messungen der Nasa-Raumsonde „Messenger“ aus geringer Höhe kurz vor ihrem Aufprall auf dem Merkur Ende April. Einem internationalen Forscherteam gelang es, Reste der früheren Magnetisierung in alter Kruste des Planeten aufzuspüren. Sie berichten davon in der Fachzeitschrift „Science“.

Erst am Schluss flog die Sonde tief genug, um Messungen zu machen

„Magnetisiertes Gestein speichert die Geschichte des Magnetfelds eines Planeten“, erläutern Catherine Johnson von der Universität von British Columbia in kanadischen Vancouver und ihre Kollegen. Merkur ist neben der Erde der einzige weitere Planet im inneren Sonnensystem, der ein – wenn auch erheblich schwächeres – globales Magnetfeld besitzt. „Ob dieses Feld aber bereits seit längerer Zeit besteht, war bislang unbekannt“, schreiben die Forscher. Die Sonde Messenger umkreiste den Planeten seit 2011 in einer Höhe zwischen 200 und 400 Kilometern. Das war jedoch zu hoch, um mit den Messgeräten die Magnetisierung der Kruste zu untersuchen.

Diese Chance eröffnete sich für Johnson und ihre Kollegen jedoch im Herbst vergangenen Jahres, als die Umlaufbahn des Raumfahrzeugs langsam abgesenkt wurde – bis hin zum gezielten Aufprall auf der Planetenoberfläche am Abend des 30. April. Beim Überflug von insgesamt drei Regionen auf dem Merkur stießen die Forscher in Höhen unterhalb von 150 Kilometern bis hinab zu 15 Kilometern auf reproduzierbare Schwankungen des Magnetfelds, die sie als Reste einer früheren Magnetisierung deuten.
Als untere Grenze für das Alter dieser Magnetisierung erhält das Team einen Wert von 3,7 bis 3,9 Milliarden Jahren. Damals könnte das Magnetfeld ähnlich stark gewesen sein wie das der Erde, schreiben sie. Erzeugt wurde das Magnetfeld vermutlich durch einen Dynamoeffekt, also Strömungen einer metallreichen Schmelze im Innern des Merkur. Diese wiederum wurde wahrscheinlich angetrieben von der Abkühlung des flüssigen Planetenkerns, ähnlich wie im Inneren der Erde.

Die neuen Resultate hinterlassen eine Lücke

Da Merkur auch heute ein globales Magnetfeld aufweist, müsste der Dynamoeffekt über mehrere Milliarden Jahre hinweg aktiv gewesen sein. Doch das widerspricht bisherigen Modellen der thermischen Entwicklung des Planeten. Demnach hätte sich der Dynamo bereits vor 3,9 Milliarden Jahren abgeschaltet. Alternativ könnte die Abkühlung des festen inneren Kerns erneut einen Dynamoeffekt angetrieben haben, jedoch vermutlich deutlich später als vor 3,7 Milliarden Jahren. Hier klafft offensichtlich eine Lücke im Verständnis der magnetischen Geschichte des Merkur, die sich nur durch weitere Untersuchungen der chemischen und physikalischen Beschaffenheit seiner Kruste schließen lässt.