Wissenschaftler haben aus den kombinierten Aufnahmen der Merkur-Sonden Mariner 10 und Messenger eine neue Oberflächenkarte des Merkur erstellt, welche dessen Oberfläche in bisher nicht erreichter Auflösung und Vollständigkeit wiedergibt.
Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: USGS, Planetary Society.
(Bild: NASA)
Bei dem United States Geological Survey (USGS, auf deutsch: Der Geologische Dienst der Vereinigten Staaten) handelt es sich um eine Wissenschaftsbehörde der US-Innenministeriums. Die primäre Aufgabe dieser Behörde besteht darin, die Territorien der Erde und speziell die Staatsgebiete der USA zu katalogisieren und deren natürliche Ressourcen und eventuelle Bedrohungen durch Naturkatastrophen zu analysieren. Neben dieser Hauptaufgabe ist das USGS jedoch mittlerweile seit dem Jahr 1962 außerdem für die Katalogisierung und Kartierung von Planeten, Monden und Asteroiden innerhalb unseres Sonnensystems zuständig. Im Rahmen dieses erweiterten Aufgabenfeldes hat die US-Behörde Anfang des Jahres 2010 entsprechend ihrem Motto „Science for a changing World“ (Wissenschaft für eine sich verändernde Welt) eine aktualisierte Karte des innersten Planeten unseres Sonnensystems, des Merkur, veröffentlicht.
Die letzte vom USGS veröffentlichte Merkur-Karte basierte auf den Bilddaten der NASA-Sonde Mariner 10, welche den Merkur in den Jahren 1974 und 1975 insgesamt drei Mal passierte und dabei etwa 45 Prozent von dessen Oberfläche fotografisch abbilden konnte. Bis in das gegenwärtige Jahrtausend war dies die erste und einzige Raummission, welche den innersten Planeten unseres Sonnensystems zum Ziel hatte. Erst am 3. August 2004 wurde mit der ebenfalls von der NASA betriebenen Sonde Messenger eine zweite Mission zum Merkur gestartet. Messenger soll am 18. März 2011 in einen Orbit um den Planeten einschwenken und diesen dann für mindestens ein Jahr umkreisen und untersuchen.
Um das Einschwenkmanöver in den Merkur-Orbit möglichst effizient zu gestalten, wird die Sonde vor diesem Ereignis einen Weg von etwa acht Milliarden Kilometern durch das innere Sonnensystem zurücklegen. Im Verlauf dieses Fluges wurde einmal ein sogenanntes FlyBy-Manöver an der Erde absolviert, zweimal ein FlyBy an der Venus und abschließend insgesamt drei FlyBys am eigentlichen Ziel, dem Merkur. Durch die unsymmetrischen Annäherungen an die jeweiligen Planeten verlor die Sonde jeweils einen Teil ihrer überschüssigen Bewegungsenergie. Erst durch diesen Geschwindigkeitsverlust wird das erfolgreiche Einbremsen in den Merkur-Orbit möglich werden.
(Bild: NASA, JHUAPL, CIW)
Die verschiedenen FlyBy-Manöver wurden dazu genutzt, um mit den Instrumenten der Sonde Daten über ihre jeweiligen „Besuchsziele“ zu sammeln. Speziell die Vorbeiflüge am Merkur waren dabei von besonderem wissenschaftlichen Interesse. Im Rahmen der Rendezvous, welche am 14. Januar 2008, am 6. Oktober 2008 und am 29. September 2009 erfolgten, konnte Messenger einen großen Teil der Oberfläche des Planeten abbilden. In Kombination mit den älteren Aufnahmen der Mariner-Sonde liegen jetzt Bilder vor, welche insgesamt rund 97,72 Prozent der Planetenoberfläche wiedergeben. Lediglich die Polarregionen des Merkur stellen zumindestens bisher für die Menschheit noch unbekanntes Land dar.
In den letzten Monaten haben die Mitarbeiter des USGS aus diesen teilweise sehr hoch aufgelösten Einzelaufnahmen ein Mosaik erstellt, welches die zur Zeit beste geodätische Karte des Merkur darstellt. Der überwiegende Teil des dabei verwendeten Bildmaterials wurde den Aufnahmen der Messenger-Sonde entnommen. Die verwendeten Einzelaufnahmen variieren sehr stark in ihren einzelnen Auflösungen und wurden zudem unter unterschiedlichen Lichtverhältnissen angefertigt. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, fand eine aufbereitende Bildbearbeitung statt, mit welcher die unterschiedlichen Lichtverhältnisse rechnerisch ausgeglichen wurden. Auf diese Weise gelang es dem USGS, eine Karte zu erstellen, welche die Oberfläche des Merkur in einer Auflösung von durchschnittlich 500 Metern pro Pixel wiedergibt. In den einzelnen Bereichen schwankt diese Auflösung zwischen 99 und 3.570 Metern pro Pixel.
(Bild: NASA, USGS)
Damit ist jedoch noch nicht das letzte Wort gesprochen. Das nebenstehende Bild wurde aus Einzelaufnahmen der ersten beiden Messenger-Vorbeiflüge am Merkur zusammengesetzt. Der rechte Teil entstammt dabei dem Datenmaterial, welches nach der größten Annäherung während der ersten Passage gesammelt wurde. Das linke Drittel dagegen setzt sich aus Bildern zusammen, welche im Anflug auf die zweite Annäherung angefertigt wurden. Ein schmaler Streifen bei etwa 266 Grad westlicher Länge befand sich dabei während beider Passagen im Dämmerlicht. Dies hat zur Folge, dass das Innere der dort befindlichen Krater im Dunkeln liegt, während die Wälle der Krater einen langen Schatten werfen. Weiter außerhalb dieser Zone sind die Beleuchtungsverhältnisse dann wieder besser. Dadurch kann die dortige Struktur der Oberfläche wieder klarer wahrgenommen werden.
Neben den Untersuchungen mit den restlichen Instrumenten wird eine der Hauptaufgaben der Messenger-Sonde darin bestehen, im Verlauf der ab 2011 beginnenden Primärmission die gesamte Oberfläche des Merkur in maximaler Auflösung und unter optimalen Lichtverhältnissen abzubilden. Nach dem Abschluss dieser Aufnahmen wird das USGS einen neuen, verbesserten Atlas des innersten Planeten unseres Sonnensystems veröffentlichen. Mit Hilfe dieser Daten wird es den Geologen und Planetologen möglich sein, die Entwicklungsgeschichte des Merkur noch besser zu rekonstruieren und somit auch die Modelle für die Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems weiter zu verfeinern. Ein direkter Nutznießer dieser Karten wird dagegen die ESA-Sonde BepiColombo sein, deren Startfenster sich am 14. Juli 2014 öffnet und die nach dem jetzigen Planungsstand nach einem sechsjährigen Flug im Mai 2020 in eine Orbitbahn um den Merkur einschwenken soll. Ein exakter Kenntnisstand über die geologischen Besonderheiten des Merkur wird für deren wissenschaftliche Arbeit von unschätzbarem Vorteil sein.
Interessierte können sich die neuesten Karten des Merkur auf der Internet-Seite des USGS in einer Auflösung von bis zu 450 MB herunterladen.
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