Simulation legt nahe, dass Mercurys Polareis auf einen einzigen uralten Einschlag zurückgeht

Ein neues Modell für eines der größten Rätsel auf dem Merkur

Der Merkur ist der sonnennächste Planet, doch seine Pole enthalten dicke Wassereisvorkommen in dauerhaft beschatteten Kratern. Neue Simulationen legen nun nahe, dass ein Großteil dieses Eises bei einem einzigen großen Einschlag vor rund 100 Millionen Jahren angekommen sein könnte.

Nach dem bereitgestellten Quellentext stammt die Arbeit von Parvathy Prem am Johns Hopkins Applied Physics Laboratory und Kolleginnen und Kollegen. Ihr Modell nimmt an, dass ein großer, vergleichsweise langsamer Impaktor den Merkur traf, den Hokusai-Krater bildete und den Planeten kurzzeitig mit einer dünnen, aber wasserreichen Atmosphäre zurückließ.

Warum die Idee herausragt

Frühere Forschung hatte bereits die Möglichkeit aufgeworfen, dass ein kometenähnlicher Impaktor Wasser zum Merkur brachte. Die neue Arbeit unterscheidet sich in den Details. Statt eines kleineren Körpers, der mit sehr hoher Geschwindigkeit unterwegs war, modellierten die Forschenden eine größere, langsamere Kollision und verfolgten den Prozess im Detail vom Einschlag über die atmosphärische Entwicklung bis zur Einfangung an den Polen.

Prem sagte im Quellentext, das Team habe die gesamte Sequenz visualisiert, vom Moment des Einschlags bis zur Umverteilung des Wasserdampfs. Dieses Maß an Modellierung ist wichtig, weil das Grundrätsel nie nur darin bestand, ob Wasser den Merkur erreichen konnte, sondern wie es auf einer Welt überleben konnte, auf der die Oberflächentemperaturen am Tag 430 Grad Celsius überschreiten können.

Was die Simulationen anzeigen

Das Szenario beginnt mit einem großen eisigen und felsigen Objekt, das auf den Merkur prallt und fast vollständig verdampft. Dieses Ereignis hätte eine dünne Atmosphäre geschaffen, die reich an Wasserdampf war. Der größte Teil dieses Wasserdampfs wäre laut Quellentext rasch durch Sonnenstrahlung entfernt worden. Etwas mehr als ein Fünftel könnte jedoch zu den Polen migriert und in dauerhaft schattierten Regionen eingefangen worden sein, die niemals Sonnenlicht erhalten.

Diese Kältefallen sind der Schlüssel. Messenger, die NASA-Sonde, die den Merkur von 2011 bis 2015 umkreiste, bestätigte, dass einige Polkrater Eisablagerungen von mehreren Metern Tiefe enthalten. Das neue Modell bietet einen Mechanismus, der erklären könnte, wie eine beträchtliche Menge Wasser auf einen ansonsten mit extremer Hitze und Trockenheit verbundenen Planeten geliefert und bewahrt wurde.

Ein planetarer Wandel in nur einem Merkurtag

Eines der auffälligsten Details im Quellentext ist der Zeitrahmen. Die Forschenden schlagen vor, dass sich die Umwandlung von einer vergleichsweise trockenen, eisfreien Oberfläche zu einer mit großen polaren Ablagerungen innerhalb eines einzigen Merkurtags vollzogen haben könnte. Das bedeutet nicht, dass das Eis überall dauerhaft sicher war, aber es deutet darauf hin, dass das kritische Liefer- und Einfangereignis geologisch abrupt gewesen sein könnte.

Die Arbeit zeigt auch, wie gewaltsame Einschläge Planetoberflächen auf eine Weise formen können, die noch lange sichtbar bleibt, nachdem die durch das Ereignis entstandene Atmosphäre verschwunden ist. In diesem Fall könnte eine kurzlebige, wasserreiche Atmosphäre stabile Eisreserven hinterlassen haben, die über Millionen von Jahren erhalten blieben.

Was sich dadurch ändert

Die Studie beseitigt nicht die Unsicherheit über die Geschichte des Merkur, aber sie grenzt eine wichtige Frage ein: Braucht das unerwartete Eis des Planeten einen langsamen Anreicherungsprozess oder lässt es sich durch ein einziges dramatisches Ereignis erklären? Auf Basis des Quellentexts stärken die neuen Simulationen die Argumente für Letzteres.

Damit erscheinen Mercurys Pole weniger als Widerspruch und mehr als ein Archiv von Einschlagsgeschichte, thermischen Extremen und der besonderen Physik des permanenten Schattens. In einer Welt, die durch Sonneneinstrahlung geprägt ist, könnten die aufschlussreichsten Orte diejenigen sein, die das Sonnenlicht nie erreicht.

• Neue Simulationen deuten darauf hin, dass Mercurys Polareis von einem einzigen großen Einschlag stammen könnte.
• Der Einschlag könnte vor etwa 100 Millionen Jahren den Hokusai-Krater geschaffen haben.
• Die Forschenden sagen, dass etwas mehr als ein Fünftel des Wasserdampfs die polaren Kältefallen erreicht haben könnte.
• Messenger bestätigte zuvor dicke Eisablagerungen in dauerhaft beschatteten Kratern.

Dieser Artikel basiert auf einer Berichterstattung von New Scientist. Den Originalartikel lesen.