Merkurs magnetische Kruste braucht womöglich keinen alten Dynamo

Merkur ist der einzige Planet außer der Erde, der sowohl ein globales Magnetfeld besitzt, das aus einem Kern-Dynamo stammt, als auch ein Krustenfeld, das von magnetisierten Gesteinen herrührt. Seit die NASA-Sonde MESSENGER den Planeten zwischen 2011 und 2015 umkreiste, gilt als Konsens, dass ein Teil dieser Krustenmagnetisierung remanent ist – ein fossiler Rest eines einst stärkeren Dynamos. Eine neue Studie in PNAS stellt die Gewichtung dieser beiden Anteile neu.

Das Team um Catherine Johnson von der University of British Columbia nutzte die niedrig aufgelösten Magnetfeldmessungen von MESSENGER, um daraus ein Magnetisierungsmodell der Kruste abzuleiten. Der Kern der Rechnung: Wie stark wäre die induzierte Magnetisierung – also die Wirkung des heutigen, schwachen Kernfelds auf eisenhaltige Gesteine – unter Annahmen über Krustendicke, magnetische Mineralogie, Eisengehalt und das heutige Kernfeld? Als Referenz dient ein Kernfeld, das rund hundertmal schwächer ist als das der Erde.

Das Ergebnis: Über mehr als 85 Prozent der Fläche nördlich des 38. Breitengrads lässt sich die beobachtete Krustenmagnetisierung allein durch induzierte Magnetisierung erklären – vorausgesetzt, sie reicht durch die Krustensäule bis in etwa 30 Kilometer Tiefe. In diesem Großteil des kartierten Gebiets ist demnach keine remanente Magnetisierung nötig. Die stärksten Werte treten wie in früheren Arbeiten in der Caloris-Region auf, daneben gibt es lokale Signale. Überraschend ist der Zusammenhang: Die Magnetisierungsstärke folgt der Krustendicke bis etwa 30 Kilometer, nicht dem oberflächennahen Eisengehalt, den MESSENGER spektroskopisch gemessen hat. Das spricht dafür, dass die magnetisierten Gesteine in der oberen Kruste konzentriert sind.

Wo die induzierte Magnetisierung nicht ausreicht, kommen andere Erklärungen infrage: Eisen, das vor Jahrmilliarden durch Asteroideneinschläge eingetragen wurde, könnte die induzierte Magnetisierung lokal erhöhen; an anderer Stelle bleibt ein remanenter Anteil nötig. Der Befund verschiebt also nicht alles, aber er nimmt dem alten Dynamo einen Teil seiner Beweislast.

Die entscheidende Schwäche bleibt methodisch. Auf der Erde trennt man induzierte und remanente Magnetisierung durch Labormessungen an Gesteinsproben. Für den Merkur gibt es keine. Die magnetischen Eigenschaften der Kruste müssen aus Satellitendaten abgeleitet werden, gestützt auf Annahmen über Zusammensetzung und magnetisches Verhalten der Gesteine. Lon Hood von der University of Arizona, der nicht an der Studie beteiligt war, bringt es auf den Punkt: Die Abgrenzung hänge von Annahmen zur magnetischen Mineralogie ab, die sich ohne zurückgebrachte Proben nicht überprüfen ließen. Auch die Niederfeld-Suszeptibilität der Kruste stammt bislang aus wenigen Labormessungen an Meteoriten und Mineralen, die als Merkur-Analoga gelten.

Bewegung könnte die europäisch-japanische Mission BepiColombo bringen, die 2018 startete und bis 2029 laufen soll: bessere Kernfeldmodelle und höher aufgelöste Eisenkarten sind zu erwarten. Hood dämpft allerdings die Erwartung, dass eine der beiden Sonden nah genug an den Planeten herankommt, um weitere Krustenfelder zu kartieren; unter 100 Kilometer Höhe soll zumindest die Südhalbkugel erstmals vermessen werden. Proben von Merkurs Krustengestein, die die Frage endgültig klären würden, sind nicht geplant.

Der Streit ist damit nicht entschieden. Eine zweite PNAS-Studie aus diesem Jahr – von Isaac Narrett, Benjamin Weiss und Kollegen – liest die Krustenmagnetisierung gerade umgekehrt und schließt auf ein Dipolfeld mit einer äquatorialen Oberflächenstärke von mindestens rund 2.000 Nanotesla, also auf einen stärkeren frühen Dynamo. Zwei Arbeiten, dieselben Daten, unterschiedliche Schlüsse: Die Frage, wie viel Merkur über seine magnetische Vergangenheit verrät, hängt an Annahmen, die derzeit niemand am echten Gestein prüfen kann.