Sonnensystem: Geheimnis des Merkur-Magnetfelds gelüftet?
Ein deutscher Forscher hat eine Erklärung dafür gefunden, warum das Magnetfeld des Merkurs so schwach ist. Die Ursache dafür liegt vermutlich in einer besonderen Schichtung des flüssigen Planetenkerns, schreibt Ulrich Christensen vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau (MPS) in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Nature".
© NASA, JPL (Ausschnitt)
Die US-amerikanische Weltraumsonde Mariner 10 war 1974 und 1975 am Merkur vorbei geflogen und hatte dabei dessen Magnetfeld vermessen. Ihren Daten zufolge herrscht auf der Oberfläche des Planeten eine mittlere Feldstärke von 450 Nanotesla. Das ist etwa ein Hundertstel der Stärke des irdischen Magnetfelds.
Das magnetische Feld der Erde entsteht durch einen so genannten Geodynamo. Flüssiges Eisen im äußeren Erdkern steigt zum Erdmantel auf, wo es abkühlt. Anschließend sinkt es wieder nach unten. Das Eisen fließt in Kreisläufen, die man als Konvektionsströmungen bezeichnet. Weil die Erde rotiert, verwirbeln diese Strömungen während ihrer Auf-und-Ab-Bewegungen im Innern unseres Heimatplaneten.
Flüssiges Eisen ist elektrisch leitfähig. Wenn es sich bewegt, fließt ein elektrischer Strom. Aufgrund elektromagnetischer Induktion erzeugt dieser Strom ein Magnetfeld, das nach außen dringt und auf der Oberfläche unseres Planeten als Erdmagnetfeld in Erscheinung tritt.
Würde sich im Merkur qualitativ der gleiche Prozess abspielen, wäre sein magnetisches Feld viel stärker. Es muss also irgendwelche Unterschiede zur Erde geben. Christensen zufolge bestehen sie darin, dass der Dynamo im äußeren Teil von Merkurs flüssigem Eisenkern nicht funktioniert. Die Schmelze dort sei stabil geschichtet, weshalb in ihr keine Konvektionsströmungen stattfänden. Der Dynamo arbeite nur tief im Innern des Kerns.
Die geringe magnetische Feldstärke auf der Merkuroberfläche, so Christensen, rühre vor allem daher, dass das Magnetfeld im Innern des Planeten abgeschwächt würde, während es die stabilen äußeren Schichten des Kerns durchdringt. Nur diejenigen Feldanteile, die sich sehr langsam ändern, kämen teilweise hindurch. Verantwortlich dafür sei der Skineffekt, ein physikalischer Prozess, der schnell wechselnde elektromagnetische Felder aus dem Innern von elektrischen Leitern verdrängt.
Christensen kann mit seinen Modellrechnungen vorhersagen, an welchen Stellen des Merkurs dessen Magnetfeld stärker oder schwächer sein müsste. Er hofft, dass künftige Weltraumsonden, die den Planeten besuchen (zum Beispiel die Nasa-Sonde Messenger oder die europäische Sonde Bepi Colombo), seine Ergebnisse prüfen können.
FS
Das magnetische Feld der Erde entsteht durch einen so genannten Geodynamo. Flüssiges Eisen im äußeren Erdkern steigt zum Erdmantel auf, wo es abkühlt. Anschließend sinkt es wieder nach unten. Das Eisen fließt in Kreisläufen, die man als Konvektionsströmungen bezeichnet. Weil die Erde rotiert, verwirbeln diese Strömungen während ihrer Auf-und-Ab-Bewegungen im Innern unseres Heimatplaneten.
Flüssiges Eisen ist elektrisch leitfähig. Wenn es sich bewegt, fließt ein elektrischer Strom. Aufgrund elektromagnetischer Induktion erzeugt dieser Strom ein Magnetfeld, das nach außen dringt und auf der Oberfläche unseres Planeten als Erdmagnetfeld in Erscheinung tritt.
Würde sich im Merkur qualitativ der gleiche Prozess abspielen, wäre sein magnetisches Feld viel stärker. Es muss also irgendwelche Unterschiede zur Erde geben. Christensen zufolge bestehen sie darin, dass der Dynamo im äußeren Teil von Merkurs flüssigem Eisenkern nicht funktioniert. Die Schmelze dort sei stabil geschichtet, weshalb in ihr keine Konvektionsströmungen stattfänden. Der Dynamo arbeite nur tief im Innern des Kerns.
Die geringe magnetische Feldstärke auf der Merkuroberfläche, so Christensen, rühre vor allem daher, dass das Magnetfeld im Innern des Planeten abgeschwächt würde, während es die stabilen äußeren Schichten des Kerns durchdringt. Nur diejenigen Feldanteile, die sich sehr langsam ändern, kämen teilweise hindurch. Verantwortlich dafür sei der Skineffekt, ein physikalischer Prozess, der schnell wechselnde elektromagnetische Felder aus dem Innern von elektrischen Leitern verdrängt.
Christensen kann mit seinen Modellrechnungen vorhersagen, an welchen Stellen des Merkurs dessen Magnetfeld stärker oder schwächer sein müsste. Er hofft, dass künftige Weltraumsonden, die den Planeten besuchen (zum Beispiel die Nasa-Sonde Messenger oder die europäische Sonde Bepi Colombo), seine Ergebnisse prüfen können.
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