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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Warum Merkurs Magnetfeld schwächelt |
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| | | Jahrelang bereitete das äußerst schwache Magnetfeld des Planeten Merkur Physikern Kopfzerbrechen - es passte einfach nicht zur gängigen Theorie. Ein neues Modell füllt nun diese Erklärungslücke: In Merkurs flüssigem Inneren wird offenbar jener Dynamo abgeschirmt, der für die Entstehung des Magnetfelds verantwortlich ist. |
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Das berichtet Ulrich Christensen vom Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau. Drei Raumsonden sollen das Modell nun in der Umlaufbahn des Planeten überprüfen.
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"A deep dynamo generating Mercury¿s magnetic field" von Ulrich R. Christensen erschien in "Nature" (Bd. 444, S. 1056; doi:10.1038/nature05342). |
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 Abstract |
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Schwächer als die Theorie erlaubt |
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Wie die Erde haben auch die meisten anderen Planeten Magnetfelder - jedoch mit unterschiedlicher Stärke und Struktur. Die Eigenschaften vieler planetarer Magnetfelder lassen sich gut mit der Dynamotheorie beschreiben: Sie entstehen durch Strömungen im elektrisch leitenden, flüssigen Kern.
Nur Merkur schien sich bisher dieser Theorie zu widersetzen: Sein Magnetfeld ist einhundert Mal schwächer als das der Erde, obwohl es theoretisch über 30 Prozent der Erdmagnetfeldstärke verfügen müsste. Der deutsche Geophysiker Ulrich Christensen hat dafür nun eine Erklärung gefunden.
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Planeten im Vergleich
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Vergleich von Erde und Merkur mit Eisenkern (der feste Teil ist hellblau, der flüssige weißlich, der Silikatmantel braun). Die rot-weißen Stabmagneten stellen das Verhältnis der beiden Magnetfelder dar.
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Flüssiger Kern ist zweigeteilt |
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Christensen geht davon aus, dass äußere Bereiche von Merkurs flüssigem Eisenkern das Magnetfeld dämpfen - und damit die beobachtete Stärke erklären.
Das Modell beruht auf der bekannten Annahme, dass bei Planeten im flüssigen äußeren Kern das Eisen stets mit einigen Prozent eines leichteren chemischen Elements vermischt ist, im Fall des Merkurs wahrscheinlich Schwefel; die Konzentrationsunterschiede dieses Elements im flüssigen Planetenkern treiben die Strömungen an.
Nach dem neuen Modell der Forscher geschieht das bei Merkur nur in den inneren Bereichen seines flüssigen Kerns. Den Computersimulationen zufolge bildet sich dort ein starkes Magnetfeld. Weiter außen unterbindet eine stabile Temperaturschichtung die Strömung.
Nur ein Bruchteil des Dynamofeldes gelangt durch den ruhenden Teil des Eisenkerns nach außen. Merkurs Dynamo arbeitet also nur tief in dessen flüssigen Kern. "Im Gegensatz dazu ist der flüssige Kern der Erde wahrscheinlich vollständig in Bewegung", sagt Christensen, "deshalb ist das Magnetfeld der Erde so viel stärker."
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Zwei Merkur-Missionen geplant |
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Die letzte Erforschung von Merkurs Magnetfeld liegt schon 30 Jahre zurück, als die Raumsonde Mariner 10 den Planeten in den Jahren 1974 und 1975 passierte.
Die damals gewonnenen Daten zeigen, dass das Feld globaler Natur ist und wahrscheinlich nicht mit der Magnetisierung von Mineralien in der Kruste des Planeten zu erklärt werden kann. Aktuelle Missionen werden Merkurs Magnetfeld allerdings viel besser charakterisieren als Mariner 10.
Derzeit ist die Messenger-Raumsonde der US-Raumfahrtbehörde NASA auf dem Weg zum Merkur. Das europäische Pendant ESA bereitet zusammen mit der japanischen Raumfahrtagentur JAXA die Bepi Colombo Mission vor, bei der zwei Sonden in eine Umlaufbahn um Merkur einschwenken.
Beide Missionen werden die Modellvorhersagen des Max-Planck-Forschers über Merkurs Magnetfeld überprüfen. "Sollten sich unsere Vorhersagen bestätigen, räumt das letzte Zweifel daran aus, dass die Dynamotheorie für planetare Magnetfelder allgemein gültig ist", sagt Christensen.
[science.ORF.at/MPG, 21.12.06]
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01.01.2010 |
