Bislang haben nur zwei Raumsonden den Merkur besucht: die NASA-Missionen Mariner 10 (1974/75) und MESSENGER (2011-2015). Obwohl Merkur unserem Planeten recht nahe ist, zählt er aufgrund seiner extremen Lage im Gravitationsfeld der Sonne zu den anspruchsvollsten Zielen der planetaren Raumfahrt: Um eine Raumsonde in die Umlaufbahn des Merkur zu bringen, muss sie große Mengen an Energie aufwenden, um der starken Anziehungskraft der Sonne entgegenzuwirken. Das macht Missionen zum innersten Planeten des Sonnensystems außergewöhnlich aufwendig, komplex und teuer.

"Merkur besitzt keine klassische Atmosphäre, sondern lediglich eine sogenannte Exosphäre", erklärt Daniel Schmid.

"Merkur besitzt – ähnlich wie unser Mond – keine klassische Atmosphäre, sondern lediglich eine sogenannte Exosphäre", erklärt IWF-Forscher Daniel Schmid, Mitglied der Weltraumplasmaphysik-Gruppe und Erstautor der Studie. Diese bildet die äußerste, extrem dünne Hülle eines Planeten und geht nahezu übergangslos in das Vakuum des Weltraums über. "Aufgrund der geringen Dichte stoßen die Teilchen kaum miteinander zusammen und bei ausreichend hoher Geschwindigkeit können sie die Anziehungskraft des Planeten überwinden", ergänzt Ko-Autor Helmut Lammer, Leiter der IWF-Forschungsgruppe Planetenphysik im Sonnensystem.

Beide Missionen haben entscheidend dazu beigetragen, unser Verständnis des Merkurs grundlegend zu erweitern. Daten von MESSENGER wurden auch für die aktuelle Nature-Studie herangezogen.

Insgesamt identifizierten die Forscher zwölf Ereignisse, deren Teilchendichte mit zunehmender Entfernung zwischen rund 2.400 und 15.000 km über der Planetenoberfläche abnimmt. Eine detaillierte Analyse der Ergebnisse zeigte, dass mit großer Wahrscheinlichkeit Meteoriten mit einem Durchmesser von 20 - 40 cm beim Aufprall auf der Merkur-Oberfläche verdampften und dabei das Lithium und andere flüchtige Elemente in die Exosphäre freisetzten. "Anders als auf der Erde, wo Meteoroide in der Atmosphäre verglühen, erreichen sie auf Merkur die Oberfläche ungebremst und reichern die Exosphäre kontinuierlich an", ergänzt Lammer.
 

Die Erforschung des Merkurs benötigt Messinstrumente, wie sie am IWF für BepiColombo entwickelt wurden und für Technik und Wissenschaft ein große Herausforderung darstellen, da sie trotz der am Merkur herrschenden extremen Temperaturen präzise Messungen durchführen müssen. Die gewonnenen Erkenntnisse sind wesentlich für ein besseres Verständnis planetarer Systeme – nicht nur in unserem Sonnensystem, sondern auch darüber hinaus. Sie helfen dabei, zentrale Fragen der Planetenforschung zu beantworten: Wie entstehen Gesteinsplaneten? Welche Rolle spielen äußere Einflüsse wie Sonnenwind oder Meteoriteneinschläge? Und wie verändert sich ein Planet über Milliarden Jahre hinweg?

"Unsere Forschung zeigt, dass selbst kleinste Teilchen aus dem All bleibende Spuren hinterlassen", betont Schmid.

"Unsere Forschung zeigt, dass Merkur wie eine Art Meteoritendetektor im inneren Sonnensystem wirkt und selbst kleinste Teilchen aus dem All bleibende Spuren hinterlassen – Spuren, die uns helfen, die Vergangenheit eines Planeten zu entschlüsseln. Das ist nicht nur wissenschaftlich spannend, sondern auch essenziell, um unseren Platz im Universum besser zu verstehen", betont Schmid.