BepiColombo erkundet die Geheimnisse des Merkurs

Jörn Helbert vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt: "Das wirklich Entscheidende an BepiColombo ist, dass wir endlich ein komplettes Bild vom Merkur bekommen. Dank der MESSENGER-Mission haben wir die Nordhalbkugel gesehen, teilweise sehr, sehr gute Bilder, aber die Südhalbkugel haben wir extrem schlecht gesehen, weil wir weit weg waren. Und als Planetenforscher macht es dich verrückt, wenn du einen Teil gesehen hast, und nicht weißt, ob der Rest genauso oder ganz anders beschaffen ist."
Es gibt viel zu lernen, denn Merkur passt nicht zu den wissenschaftlichen Vorstellungen über die Entwicklung der Planeten. Hauke Hußmann, DLR-Wissenschaftler: "Zumindest für mich ist es ein Geheimnis, wie sich dieser Planet gebildet hat, wie er sich über Millionen oder Milliarden von Jahren entwickelte."

Siebenjährige Reise zum Merkur

ESA und JAXA, die japanische Weltraumbehörde, haben sich zusammengeschlossen, um die Geheimnisse des Merkurs zu lüften. Jede der Raumfahrtagenturen hat eine Sonde an Bord von BepiColombo. Sie werden gemeinsam auf eine siebenjährige Reise zum Merkur fliegen, bei der sie die Venus und die Sonne umkreisen, bevor BepiColombo in die Umlaufbahn des Merkur einschwenkt.

Johannes Benkhoff, BepiColombo-Projektmanager, ESA: "Eine Besonderheit von Merkur ist, dass er sich sehr schnell rotierend um die Sonne bewegt. Wir müssen also einerseits gegen die Schwerkraft der Sonne abbremsen, andererseits müssen wir unsere Raumsonden beschleunigen, die wir zusammen zum Merkur fliegen. Vor Ort positionieren wir die beiden Orbiter wie geplant, damit sie ihr Bestes für die Wissenschaft geben."

In der heißen Umlaufbahn des Merkurs gehen die Sonden getrennte Wege. Die ESA-Sonde konzentriert sich auf die Oberflächenbeschaffenheit und die innere Zusammensetzung des Planeten, während die japanische Sonde das Magnetfeld erforscht. 16 Instrumente sind an Bord von BepiColombo, mehr als bei jeder früheren Merkurmission. Mit einem Laseraltimeter werden Krater, Täler und Ebenen gescannt. DLR-Wissenschaftler Hauke Hussmann: "Wir machen eine Karte, und ein 3-D-Modell. Wir scannen die gesamte Oberfläche des Merkurs mit diesen Laseraufnahmen, und zusammen mit Informationen über die Umlaufbahn und die Fluglage des Raumschiffs können wir dann die Topografie der Oberfläche rekonstruieren, also ein echtes 3-D-Oberflächenmodell erstellen."

Mithilfe des 3-D-Oberflächenmodells soll einer der merkwürdigsten Aspekte des Merkur untersucht werden - der Planet scheint nämlich zu schrumpfen - nach Berechnungen seit seiner Entstehung um sieben Kilometer im Durchmesser. Johannes Benkhoff, ESA: "Der Planet zieht sich zusammen oder schrumpft, und wir glauben, dass diese Merkmale an der Oberfläche eine Folge davon sind. Das ist einer der Punkte, die wir gerne verstehen würden: Ist das etwas Typisches für Planeten, oder ist das eine Besonderheit auf dem Merkur?"

Woraus besteht der Merkur?

Ein weiteres Ziel von BepiColombo ist die Untersuchung der Oberflächenstruktur. Die Wissenschaftler am DLR haben eine Kammer gebaut, die Proben auf 450 Grad Celsius - die Merkur-Tagestemperatur - erhitzen kann. Jörn Helbert: "Wir haben es mit einer sehr heißen Oberfläche zu tun, wir wollen Labordaten, die wir tatsächlich vergleichen können. Wenn wir Daten von unserem Instrument zurückbekommen, was bekommen wir da eigentlich? Denn wir bekommen ja keine Probe zurück. Es ist nicht wie auf dem Mond, von dem wir Proben haben. Bei Merkur können wir nur aus der Ferne anschauen. Wir betrachten etwas, das sehr, sehr heiß ist, also müssen wir die Materialien tatsächlich bei der gleichen Temperatur untersuchen, die sie auf dem Merkur haben. Was keine leichte Aufgabe ist."

Laut früheren Missionen besteht der Merkur - entgegen der Erwartungen der Wissenschaftler - aus weitaus weniger Eisen und viel mehr aus flüchtigen Stoffen wie Schwefel und Kalium. Die hier im Labor gewonnenen Messwerte werden mit den Daten des BepiColombo-Spektrometers verglichen. So soll herausgefunden werden, woraus der Merkur besteht. Jörn Helbert zeigt uns das Instrument dafür: "Das ist unser Modell. Es hat die gleiche Größe und besteht aus dem gleichen Material wie das Instrument im All. Der einzige Unterschied ist, dass der Deckel aus Glas ist, damit man sehen kann, was im Inneren passiert. Das ist der Teil, der auf Merkur gerichtet ist. Wenn man hineinschaut, sieht man die Reflektoren. Damit wollen wir die Hitze des Planeten von unserem Instrument fernhalten. Wir versuchen also, so viel Wärme wie möglich abzustoßen, also haben wir diesen reflektierenden sogenannten Schutzschild gebaut. Es reflektiert das Sonnenlicht und die Hitze des Merkur, und nur das, was wirklich in der Mitte ankommt, erreicht unser Instrument."

Ist der Merkur geologisch noch aktiv?

Die Wissenschaftler sind gespannt, ob sie einige der Fragen zum Merkur beantworten können: In welchem Maße ist der Planet geologisch noch aktiv? Die MESSENGER-MISSION der NASA entdeckte Vulkane und Anzeichen von Gasen, die aus Hohlräumen an die Oberfläche kommen. Werden sich diese Beobachtungen bestätigen lassen? Johannes Benkhoff: "Eines unserer Ziele mit BepiColombo ist, die Hohlräume zu kartieren, die bereits von MESSENGER kartiert wurden. Falls wir Unterschiede sehen, wäre das der Beweis, dass Merkur auch heute noch aktiv ist. Und das wäre ein fantastisches Ergebnis."
Und Jörn Helber meint: "Einer der Gründe, warum ich gern über Merkur forsche, ist, dass wir Merkur verstehen müssen, um zu verstehen, wie sich Planeten gebildet haben. Wenn wir ein Modell haben, das alle Planeten bis auf Merkur berücksichtigt, ist dieses Modell im Grunde nutzlos, denn Merkur muss dabei sein."

Die lange Reise zur Beantwortung dieser Fragen steht ganz am Anfang. BepiColombo wird die Schwerkraft von Erde, Venus und Merkur nutzen, um sich allmählich in Position zu bringen. Im Dezember 2025 wird das Raumschiff den Orbit von Merkur erreichen. Dann beginnen die wissenschaftlichen Messungen.