War Merkur einst bewohnbar?

Halbmondgrauer Planet mit glatter Oberfläche, die mit flachen Kratern markiert ist.

Merkur – der sonnennächste Planet unseres Sonnensystems – während des ersten Vorbeiflugs der Raumsonde MESSENGER im Jahr 2008. Bild viaNASA.

Wenn es um die Möglichkeit von Leben an anderer Stelle in unserem Sonnensystem geht, ist Merkur leicht einer der letzten Orte, an die Sie denken würden. Da er der Sonne am nächsten ist – ohne echte Atmosphäre – ist er ein brodelnder, unbewohnbarer Ort der Verwüstung. Aber war es?immerso wie das? So unwahrscheinlich es scheint, eine neue Studieangekündigtvon Forschern des Planetary Science Institute (PSI) deutet darauf hin, dass einige Regionen im Untergrund des Merkur einst gastfreundlich genug gewesen sein könnten fürpräbiotischChemie oder – vielleicht – sogar einfache mikroskopische Lebensformen.

Die faszinierenden Ergebnisse warenveröffentlichtin einem neuenpeer-reviewedPapier inWissenschaftliche Berichteam 16.03.2020.

Die Studie konzentriert sich auf MerkurschaotischGelände (auch bekannt als esseltsamGelände): weite, mit Kratern übersäte und „knubbelige“ Landschaften, die erstmals 1974 von den Vorbeiflügen der Mariner 10 gesehen wurden vonflüchtige Stoffe– chemische Elemente und Verbindungen mit niedrigen Siedepunkten – in der oberen Kruste des Merkur (und nicht nur seismische Störungen aus demWärmebeckenWirkung wie lange gedacht).

Das untersuchte chaotische Terrain istantipodisch– auf der direkt gegenüberliegenden Seite des Planeten – dem Caloris-Becken. Die neue Analyse basiert auf viel höher aufgelösten Bildern, die später von denBOTERaumfahrzeug. Aus dem Papier:

Die Bilder von Merkur, die von 1974 erhalten wurdenSeemann 10Vorbeiflüge zeigen ausgedehnte Kraterlandschaften, die zu riesigen Knobfeldern degradiert sind, die als chaotisches Gelände (AKA hügeliges und lineares Gelände) bekannt sind. Fast ein halbes Jahrhundert lang ging man davon aus, dass diese Terrains durch katastrophale Beben und Ejekta-Fallout entstanden sind, die durch den antipodalen Einschlag im Caloris-Becken erzeugt wurden. Hier präsentieren wir die erste geologische Untersuchung des Geländes auf der Grundlage von MESSENGER-Bildern (MERcury Surface Space ENvironment GEochemistry and Ranging) mit höherer räumlicher Auflösung und Laser-Altimeter-Topographie. Unsere Oberflächenaltersbestimmungen zeigen, dass ihre Entwicklung bis ~1,8 Ga oder ~2 Gyr nach der Bildung des Caloris-Beckens andauerte.

Darüber hinaus identifizierten wir mehrere chaotische Terrains ohne antipodische Einschlagsbecken; daher ist eine neue geologische Erklärung erforderlich. Unsere Untersuchung des antipodischen chaotischen Terrains des Caloris-Beckens zeigt mehrere Kilometer Höhenverluste und weit verbreitete Landformerhaltung, was auf einen Ursprung aufgrund eines großen, allmählichen Zusammenbruchs einer volatilen Schicht hindeutet. Kraterinnere Ebenen, möglicherweise Laven, teilen das Alter des chaotischen Geländes, was auf eine Entwicklung hindeutet, die mit einer geothermischen Störung über intrusiven Magmakörpern verbunden ist, was ihre Regionalität und das enorme Ausmaß der scheinbaren Volumenverluste, die mit ihrer Entwicklung verbunden sind, am besten erklärt. Darüber hinaus könnten Hinweise auf einen lokalisierten, oberflächlichen Kollaps eine komplementäre und möglicherweise länger anhaltende Entgasungsgeschichte durch Solarheizung widerspiegeln.

Karte von strukturiertem Falschfarben-Gelände mit weißem Umriss, gelben Rechtecken und Textanmerkungen.

Karte eines chaotischen Geländes auf Merkur (weißer Umriss). Diese Region befindet sich auf der Antipode – dem gegenüberliegenden Punkt auf der Kugel des Planeten – vom Caloris-Becken. Bild über Planetary Science Institute/Wissenschaftliche Berichte.

Graue Schnittskizzen eines Vulkans und seiner Umgebung auf weißem Hintergrund mit Textanmerkungen.

Illustrationen, die die Bildung von chaotischen Terrains auf Merkur zeigen. (A) Eine perspektivische Querschnittsansicht von Merkurs kraterüberzogenem Terrain, das einer strukturell kontrollierten Entgasung und einem Kollaps der oberen Kruste unterzogen wird. (B) Chaotische Geländelandschaft nach großräumigen volatilen Verlusten aus der oberen Kruste. Bild über Magier über Planetary Science Institute/Wissenschaftliche Berichte.

Als HauptautorAlexis Rodriguezsagte in aStellungnahmefür PSI:

Die Ergebnisse zeigen, dass Merkur an dieser Stelle eine dicke, an flüchtigen Stoffen reiche – möglicherweise aber nicht unbedingt wasserreiche – Kruste hatte. Die Oberflächentemperatur von Merkur erreicht tagsüber sengende 430 Grad Celsius [800 Grad Fahrenheit], und ohne Atmosphäre sinkt sie nachts auf -180 Grad Celsius [-290 F]. Daher wurden seine Oberflächenumgebungen zu Recht als möglicher Wirt von Leben in der wissenschaftlichen Betrachtung nicht berücksichtigt. Das Papier wirft jedoch die Aussicht auf, dass einige unterirdische Regionen von Merkur die Fähigkeit gezeigt haben, Leben zu beherbergen.

Die Materialien in den chaotischen Terrains waren einst Teil geologischer Ablagerungen tief unter der Erde, wo flüchtige Krustenbestandteile geschützt worden wären. Diese flüchtigen Stoffekönntenenthalten Wasser oder Wassereis. PSI-KoautorDaniel Bermangenannt:

Die tiefen Täler und riesigen Berge, die heute das chaotische Terrain charakterisieren, waren einst Teil von einigen Kilometern tiefen geologischen Ablagerungen, die reich an flüchtigen Stoffen sind, und bestehen nicht aus alten Krateroberflächen, die aufgrund der Bildung des Caloris-Einschlagsbeckens des Merkur auf der gegenüberliegenden Seite seismisch gestört wurden Seite des Planeten, wie einige Wissenschaftler spekuliert hatten. Ein Schlüssel zur Entdeckung war die Feststellung, dass die Entwicklung des chaotischen Terrains bis vor etwa 1,8 Milliarden Jahren andauerte, 2 Milliarden Jahre nach der Bildung des Caloris-Beckens.

Ein weiterer Mitautor,Gregory Leonardan der University of Arizona, sagte:

Wir identifizierten mehrere Kilometer hohe Höhenverluste innerhalb des chaotischen Geländes am Antipoden des Caloris-Beckens. Dieser Befund weist darauf hin, dass enorme Mengen flüchtiger Bestandteile der Kruste sich in Gas verwandelten und der oberen Erdkruste über eine Fläche entwichen, die etwas größer als die von Kalifornien ist, etwa 500.000 Quadratkilometer.

Graue Oberfläche eines Planeten mit gelben gestrichelten Kreisen und Textanmerkungen auf schwarzem Hintergrund und Einschub mit rauer Textur.

Es wurde angenommen, dass das chaotische Terrain von Merkur durch den Aufprall gebildet wurde, der das Caloris-Becken schuf, aber die neue Forschung legt nahe, dass es stattdessen durch die Entfernung von flüchtigen Krusten gebildet wurde. Bild über die NASA/SlidePlayer.

Dunkelgraues holpriges und kraterreiches Gelände.

Eine genauere Ansicht von chaotischem Terrain auf Merkur. Bild überNASA/ Labor für angewandte Physik der Johns Hopkins University/ Carnegie Institution of Washington.

Wie Rodriguez auch bemerkte, scheinen die chaotischen Terrains auf Merkur global zu sein und könnten auch anderswo auf Merkur-ähnlichen Exoplaneten zu finden sein:

Unsere Untersuchung zeigt auch, dass es auch in anderen Regionen des Planeten zahlreiche ausgedehnte chaotische Terrains gibt, deren Breitenverteilung von äquatorial bis subpolar reicht. Daher scheint die an flüchtigen Stoffen reiche Kruste des Merkur größer als regional, vielleicht global, und besteht höchstwahrscheinlich aus unterschiedlichen flüchtigen Verbindungen in ihrer Zusammensetzung. Die offensichtliche Zusammensetzungsvielfalt deutet darauf hin, dass die obere Kruste des Planeten effektiv aus einer großen Anzahl von Zusammensetzungs- und thermischen Bedingungen bestehen könnte, von denen einige möglicherweise bewohnbar sind und die auf Merkur-ähnlichen Exoplaneten existieren.

Aber wie wurden die flüchtigen Bestandteile der Kruste aus dem Untergrund freigesetzt? Laut PSI-WissenschaftlerKevin Webster, es lag höchstwahrscheinlich an Vulkanen:

Bald nach der Entwicklung des chaotischen Terrains bildeten sich riesige Lavafelder, sodass die vulkanische Hitze destabilisiert und die anscheinend riesigen Mengen an flüchtigen Krusten freigesetzt haben könnte.

Wie Merkur überhaupt seine flüchtigen Stoffe gewonnen hat, haben PSI-Wissenschaftler und Co-AutorJeff Kargelhinzugefügt:

Wir beobachten auch Hinweise auf eine oberflächliche Entgasung, wahrscheinlich verursacht durch solare Erwärmung. Wenn dies der Fall ist, haben wir die Möglichkeit, die Bandbreite der flüchtigen Eigenschaften und Zusammensetzungen von Merkur abzuleiten. Eine Möglichkeit ist, dass die an flüchtigen Stoffen reiche Kruste des Merkur durch Einschläge aus den kalten Grenzen des äußeren Sonnensystems oder des Asteroidenhauptgürtels geliefert wurde. Alternativ wurden flüchtige Stoffe aus dem Inneren entgast.

Graue Kugel bedeckt mit Kratern auf schwarzem Hintergrund mit langen schmalen weißen Linien, die von einem Krater ausgehen.

Die ramponierte Oberfläche von Merkur, wie sie von der Raumsonde MESSENGER gesehen wird. Helle Strahlen strahlen nach außen vonHokusai-Kraterin dieser Ansicht. Bild überNASA/ Labor für angewandte Physik der Johns Hopkins University/ Carnegie Institution of Washington.

Die Forscher stellten auch fest, dass flüchtige Stoffe auch in jüngerer Zeit aus dem Untergrund des Merkur entwichen sein könnten, vielleicht sogar bis heute. Wie Rodriguez bemerkte:

Beweise für jüngste und möglicherweise anhaltende Verluste aus oberflächennahen geologischen Materialien auf Merkur wurden zuvor durch die Untersuchung kleiner Vertiefungen, die als Mulden bekannt sind, dokumentiert, die Schmelzgruben im terrestrischen Permafrost ähneln. Ein ungelöstes Problem bleibt jedoch der Altersunterschied zwischen diesen Mulden und ihren flüchtigen geologischen Einheiten, von denen angenommen wird, dass sie Milliarden von Jahren alt sind. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass einige Mulden die Orte darstellen könnten, an denen Laven oder Sublimationsverzögerungen, die dieses alte geologische Material bedeckten, kollabierten. Das ist aufregend, weil ihre Verteilung Bereiche hervorheben könnte, in denen wir effektiv auf flüchtiges Material zugreifen können, das nach Milliarden von Jahren im Untergrund endlich an die Oberfläche freigelegt wurde.

Wenn Merkurs frühe flüchtige Stoffe Wasser oder Eis enthielten – etwas noch Unbekanntes –, dann könnte der Planet möglicherweise bewohnbare Nischen in seinem Untergrund gehabt haben. Laut Kargel:

Während nicht alle flüchtigen Stoffe für die Bewohnbarkeit sorgen, kann Wassereis, wenn die Temperaturen stimmen. Einige der anderen flüchtigen Stoffe von Merkur haben möglicherweise zu den Eigenschaften einer ehemaligen wässrigen Nische beigetragen. Selbst wenn bewohnbare Bedingungen nur kurz existierten, könnten in den chaotischen Gebieten noch Relikte präbiotischer Chemie oder rudimentäres Leben existieren.

Lächelnder Mann mit Halskette auf hellem Hintergrund.

Alexis Rodriguez vom PSI, Erstautor der neuen Studie. Bild überInstitut für Planetologie.

Wir wissen auch, dass Wassereisexistiert heute noch auf Merkur, in tiefen Polarkratern, die immer im Dauerschatten liegen und daher viel kälter sind, da es keine Atmosphäre gibt, um die Wärme aus den sonnenbeschienenen Regionen zu verteilen. Als PSI-WissenschaftlerMark Sykesgenannt:

Wenn sich diese Ergebnisse bestätigen, könnten dieser und andere ähnliche Kollapsbereiche auf Merkur wichtige Überlegungen für zukünftige Landeplätze sein, um den Ursprung der an flüchtigen Stoffen reichen Kruste des Planeten und vielleicht sogar sein astrobiologisches Potenzial zu untersuchen.

Die Idee, dass Merkur Leben oder zumindest präbiotische Chemie hätte unterstützen können, klingt auf den ersten Blick abwegig, aber – nur vielleicht – diese sengende, luftleere kleine Welt war nicht immer so unwirtlich wie heute, zumindest unter der Erde.

Fazit: Laut einer neuen Studie des Planetary Science Institute könnte es im Untergrund des Merkur einst bewohnbare Bedingungen gegeben haben.

Quelle: Die chaotischen Terrains des Merkur enthüllen eine Geschichte der planetaren flüchtigen Retention und des Verlustes im innersten Sonnensystem

Über Planetary Science Institute