Planeten: Warum der Merkur so glänzt
Der Merkur ist für seinen hohen Metallanteil bekannt. Doch die Erkenntnis, dass darunter so viel Chrom ist, ist neu. Daten der Nasa haben das nun offenbart.
Der Merkur ist der innerste unserer acht Planeten. Er hat einen metallischen Kern, der 85 Prozent seines Gesamtvolumens ausmacht – bei der Erde sind es nur 15 Prozent. Doch das ist nicht das einzige Metall auf dem Gesteinsplaneten. Ein Forschungsteam hat anhand der Daten der Messenger-Raumsonde (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging; Merkuroberfläche, Weltraumumgebung, Geochemie und Entfernungsmessung) nun ein großes Vorkommen an dem Spurenelement Chrom auf der Merkuroberfläche identifiziert.
Chrom ist dafür bekannt, dass es Metallarbeiten extrem glänzend und korrosionsbeständig macht. Zudem verleiht das Element Rubinen und Smaragden ihre Farbe. Es kann aber auch in einer Vielzahl chemischer Zustände vorkommen und seine Häufigkeit kann Aufschluss über die chemischen Bedingungen geben, unter denen Chrom in das Gestein eingeschlossen wurde.
Ein Modell zur Berechnung der Chromvorkommen auf Merkur
Das Forschungsteam berechnete theoretische Modelle dafür, wie viel Chrom an der Merkuroberfläche zu erwarten wäre, wenn sich der Planet unter verschiedenen Bedingungen in eine Kruste, einen Mantel und einen Kern aufteilt. Durch den Vergleich dieser Modelle mit der gemessenen Chromhäufigkeit fanden die Forscher heraus, dass Merkur in seinem großen metallischen Kern Chrom enthalten muss.
Die Ergebnisse zeigen, dass ein erheblicher Teil des Chroms, ähnlich wie Eisen, tatsächlich im Kern gebunden ist. Zudem waren sie in der Lage, neue Grenzen für den Gesamtoxidationszustand des Planeten zu setzen.
"Dies ist das erste Mal, dass Chrom auf einer Planetenoberfläche direkt nachgewiesen und kartiert wurde", erklärte der Studienleiter Larry Nittler in einer Pressemitteilung der Arizona State University. "Abhängig von der Menge an verfügbarem Sauerstoff kommt es gern in Oxid-, Sulfid- oder Metallmineralen vor." Da das Team die Daten mit modernsten Modellierungen kombiniert hat, konnte es einen Einblick in den Ursprung und die geologische Geschichte des Merkurs gewinnen.
Merkur und Erde sind zu unterschiedlich für einen direkten Vergleich: Da sich die Oberflächenzusammensetzung vom Merkur stark von jener der Erde unterscheidet, kann das Team die Daten nicht direkt mit dem irdischen Gestein vergleichen. Merkur hat relativ wenig Sauerstoff, was darauf hindeutet, dass er sich im frühen Sonnensystem aus anderen Bausteinen gebildet hat. Es hat sich jedoch als schwierig erwiesen, den Oxidationszustand von Merkur anhand der verfügbaren Daten genau zu bestimmen.
"Daher ist es unerlässlich, Experimente durchzuführen, die die spezifische sauerstoffarme Umgebung simulieren, in der der Planet im Gegensatz zur Erde oder zum Mars entstanden ist", erklärt Asmaa Boujibar von der Western Washington Universität. Sein Team führte die Modellierung in der beschriebenen Studie durch.
Zunächst analysierten sie in Laborexperimenten das Verhalten von Chrom bei unterschiedlichen Sauerstoffgehalten im System. Anschließend entwickelten sie ein Modell, um die Verteilung des Chroms in den verschiedenen Schichten des Merkurs zu untersuchen. Die Menge an Chrom im Planeteninneren nahm in ihrem Modell zu, je höher der Sauerstoffmangel wurde.
Zur Studie
Die Arbeit erscheint in der Juli-Ausgabe der Fachzeitschrift Journal of Geophysical Research: Planets. Der Titel der Studie lautet: Chromium on Mercury: New Results From the Messenger X-Ray Spectrometer and Implications for the Innermost Planet's Geochemical Evolution (Neue Ergebnisse des Messenger-Röntgenspektrometers und Implikationen für die geochemische Entwicklung des innersten Planeten).
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