Wissenschaftler nutzen Daten der NASA MESSENGER-Mission, um Chrom auf Merkur zu messen

Der Ursprung von Merkur, dem sonnennächsten Planeten, ist in vielerlei Hinsicht rätselhaft. Es hat einen metallischen Kern wie die Erde, aber sein Kern macht einen viel größeren Teil seines Volumens aus – 85 % im Vergleich zu 15 % bei der Erde.

Die NASA-Mission MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging) der Discovery-Klasse und erste Raumsonde, die Merkur umkreiste, hat Messungen durchgeführt, die zeigen, dass sich der Planet auch chemisch stark von der Erde unterscheidet. Quecksilber hat relativ wenig Sauerstoff, was darauf hindeutet, dass es im frühen Sonnensystem aus verschiedenen Bausteinen entstanden ist. Es hat sich jedoch als schwierig erwiesen, den Oxidationszustand von Merkur anhand der verfügbaren Daten genau zu bestimmen.

In einer neuen Studie unter der Leitung des Wissenschaftlers Larry Nittler von der School of Earth and Space Exploration der Arizona State University wurden die während der MESSENGER-Mission erfassten Daten verwendet, um die Häufigkeit des Nebenelements Chrom auf der Merkuroberfläche zu messen und zu kartieren.

Chrom ist allgemein dafür bekannt, dass es bei Metallarbeiten extrem glänzend und korrosionsbeständig ist und Rubinen und Smaragden Farbe verleiht. Es kann aber auch in einer Vielzahl chemischer Zustände vorkommen, sodass seine Häufigkeit Aufschluss über die chemischen Bedingungen geben kann, unter denen es in Gesteine ​​eingebaut wurde.

Nittler und Mitarbeiter fanden heraus, dass die Menge an Chrom auf Merkur etwa um den Faktor vier variiert. Sie berechneten theoretische Modelle darüber, wie viel Chrom voraussichtlich auf der Oberfläche des Merkur vorhanden wäre, wenn sich der Planet unter verschiedenen Bedingungen in eine Kruste, einen Mantel und einen Kern aufteilte. Durch den Vergleich dieser Modelle mit der gemessenen Chromhäufigkeit fanden die Forscher heraus, dass Merkur Chrom in seinem großen metallischen Kern enthalten muss, und konnten neue Grenzwerte für den gesamten Oxidationszustand des Planeten festlegen.

Das Werk erscheint in der Juli-Ausgabe von Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Planeten.

„Dies ist das erste Mal, dass Chrom direkt auf einer Planetenoberfläche nachgewiesen und kartiert wurde“, sagte Nittler. „Abhängig von der Menge des verfügbaren Sauerstoffs liegt er gerne in Oxid-, Sulfid- oder Metallmineralien vor, und durch die Kombination der Daten mit modernsten Modellen können wir einzigartige Einblicke in den Ursprung und die geologische Geschichte von Merkur gewinnen.“ .“

Co-Autorin Asmaa Boujibar von der Western Washington University, die die in der Arbeit beschriebene Modellierung durchführte, fügte hinzu: „Unser auf Laborexperimenten basierendes Modell bestätigt, dass der Großteil des Chroms in Quecksilber in seinem Kern konzentriert ist. Aufgrund der einzigartigen Zusammensetzung.“ und Entstehungsbedingungen von Merkur können wir seine Oberflächenzusammensetzung nicht direkt mit Daten aus terrestrischen Gesteinen vergleichen. Daher ist es wichtig, Experimente durchzuführen, die die spezifische sauerstoffarme Umgebung simulieren, in der der Planet entstand, anders als die Erde oder der Mars.“

In der Studie stellten Nittler, Boujibar und ihre Co-Autoren Daten aus Laborexperimenten zusammen und analysierten das Verhalten von Chrom bei unterschiedlichen Sauerstoffmengen im System. Anschließend entwickelten sie ein Modell, um die Verteilung von Chrom in den verschiedenen Schichten des Quecksilbers zu untersuchen.

Die Ergebnisse zeigen, dass ähnlich wie bei Eisen tatsächlich ein erheblicher Teil des Chroms im Kern gebunden ist. Die Forscher beobachteten auch, dass mit zunehmendem Sauerstoffmangel auf dem Planeten eine größere Menge Chrom in seinem Inneren verborgen ist. Dieses Wissen erweitert unser Verständnis der Elementzusammensetzung und der geologischen Prozesse, die im Merkur ablaufen, erheblich.