Hoe zien de buiten- én de binnenkant van Mercurius eruit? Dat hebben wetenschappers bepaald met behulp van NASA’s MESSENGER.

Een jaar geleden begon het onbemande ruimtescheepje MESSENGER met baantjes trekken rond Mercurius. Sindsdien heeft de NASA-sonde de hoogteverschillen en het zwaartekrachtsveld in kaart gebracht van het noordelijk halfrond van de binnenste planeet van ons zonnestelsel. Hierover rapporteren David Smith, Maria Zuber en collega’s deze week in twee artikelen in het wetenschappelijke tijdschrift Science. Daarbij vestigen ze onder meer de aandacht op de enorme kern die Mercurius blijkt te hebben.

Hoge kraterbodem

Wat betreft de hoogteverschillen: die werden bepaald met de Mercury Laser Altimeter, een instrument dat een laserpuls naar het oppervlak van de planeet stuurt en de tijd meet die zo’n puls erover doet om terug te komen. Vóór 2 december 2011 werden op die manier al 4,3 miljoen hoogtemetingen gedaan, meldt het Science-artikel over deze waarnemingen, en daar zullen er sindsdien nog een heel stel bijgekomen zijn.

Dankzij deze metingen weten we nu dat de hoogteverschillen op Mercurius heel wat kleiner zijn dan op de maan en Mars. Een interessante plek is verder het Calorisbassin, een enorme inslagkrater die op aarde een vijfde van het oppervlak van de VS zou beslaan. Uit de MESSENGER-waarnemingen blijkt nu dat de bodem van dit bassin deels hoger ligt dan de kraterrand.

Ook is gebleken dat veel van de kraters op Mercurius in de loop der tijd scheef zijn gaan staan. Dit wijst erop dat het oppervlak van de planeet niet in de jonge jaren van het zonnestelsel al zijn huidige vorm kreeg, zoals eerder werd gedacht, maar sindsdien is blijven veranderen.

Een stukje van de hoogtekaart van Mercurius. De paars gekleurde gedeeltes liggen het laagst, de witte het hoogst.

Enorme kern

Daarnaast mat MESSENGER het zwaartekrachtsveld van Mercurius. Trek je daar de zwaartekracht van af die je verwacht op basis van de bergen en dalen aan het oppervlak, zo legt Zuber uit, dan vertelt het overgebleven veld je hoe de massa varieert ónder het oppervlak van de planeet.

“Vervolgens kunnen we de zwaartekracht opdelen in verschillende golflengtes”, zegt Zuber. “De langste golflengtes laten zien hoe de massa is verdeeld in de kern van de planeet, de middellange golflengtes vertellen ons meer over de mantel, en de kortste golflengtes over de korst.”

Die korst blijkt een gemiddelde dikte te hebben van zo’n 50 kilometer, en is bij de evenaar ongeveer twee keer zo dik als bij de Noordpool van Mercurius. Verder beschikt de planeet volgens de nieuwe waarnemingen over een enorme kern: die heeft een straal van 2030 kilometer, terwijl de straal van de volledige planeet maar zo’n 2440 kilometer bedraagt. “Wetenschappers meenden eerder al dat Mercurius een relatief grote kern had”, aldus Zuber, “maar hij blijkt nog groter dan we dachten.”

Ondergronds ijzerreservoir

Een laatste opmerkelijk gegeven is dat Mercurius een te hoge dichtheid lijkt te hebben, gezien de kleine hoeveelheid ijzer aan het oppervlak en in de mantel. “Er moet dus een dieper gelegen reservoir aan ijzer zijn”, schrijven Smith, Zuber en collega’s in het Science-artikel over het zwaartekrachtsveld. Dat reservoir zou dan de vorm kunnen hebben van een laag vast ijzersulfide, die zich rond de kern bevindt. Zuber: “We kennen geen andere planeet met zo’n laag. Dat was dus een grote verrassing!”

Bronnen: Science (1), Science (2), MIT

Beeld: NASA/JHUAPL/CIW-DTM/GSFC/MIT/Brown University