Mercurius wordt zwart geverfd door kometenstof

​Mercurius is een van de minst verkende planeten uit ons zonnestelsel. De planeet werd slechts één keer bezocht, door de Mariner 10-sonde in 1975, en nu door de MESSENGER-missie. Als gevolg hiervan weten wetenschappers vrijwel niets over het binnenste deel van de planeet, maar ook de buitenste laag die helemaal zwart en niet weerspiegelend is, is vrijwel onbekend terrein voor wetenschappers.

Een recente theorie suggereert dat Mercurius zo mat is vanwege kometenstof dat het oppervlak zwart heeft geverfd. Dit idee komt van een team van Megan Bruck Syal, een planeetwetenschapper aan Lawrence Livermore National Laboratory. De resultaten werden vandaag in Nature Geoscience gepubliceerd.

"Koolstof dat van kometen af komt, kan een verklaring zijn voor het mysterie," vertelde Syal me via e-mail. "Hoe kan het oppervlak van Mercurius zo donker, en het ijzergehalte op de planeet tegelijkertijd zo laag zijn?"

Het komt vaker voor dat de donkere gloed van planeten veroorzaakt wordt door een bombardement van micro-meteorieten, wat een kleine ijzeren coating op zuurstofloze planeten achterlaat, maar de spectroscopische analyse die door de MESSENGER werd uitgevoerd, onthulde dat de buitenste laag van Mercurius veel minder ijzer bevat dan de maan. Het lijkt er op dat een andere substantie de schaduwachtige tint heeft veroorzaakt.

Beeld van de MESSENGER van Mercurius. Via: NASA/JHU/APL/CIW

Syal en haar team denken dat de mysterieuze verf een overblijfsel is van astroïden en kometen, materialen die Mercurius hebben bestookt en de planeet uiteindelijk van een koolstofrijke laag hebben voorzien. Deze conclusie wordt ondersteund door onze kennis over de complexe dynamiek van het binnenste zonnestelsel, de regio waar de intense hitte van de zon er voor zorgt dat er brokstukken van kometen af vliegen.

"Eerdere onderzoeken gebruikten observaties van de dichtheid van de stof, een dichtheid die groeit naarmate je dichter bij de zon komt. Observaties die gecombineerd werden met een analytisch model dat de stof rond Mercurius vergeleek met de beweging van stofdeeltjes rond de aarde," legde Syal uit.

"Nieuwere studies gebruiken daarentegen computermodellen die de beweging van stofdeeltjes simuleert, waardoor stofstromen rond Mercurius in kaart gebracht kunnen worden aan de hand van stofstromen rond de aarde," vervolgde Syal.

Met andere woorden: naarmate de middelen om het stof te bestuderen evolueren, verandert de manier waarop we naar onze eigen planeet kijken, en naar Mercurius. Gedurende de laatste twintig jaar heeft onze aarde ook veel meer stofbombardementen over zich heen gekregen dan aanvankelijk werd gedacht en hetzelfde geldt dus voor Mercurius.

Syad voegde hier aan toe dat er veel subtiele krachten werkzaam zijn in het binnenste van het zonnestelsel, waaronder zonnewind en de zwaartekracht van de verschillende planeten. Als we deze factoren in de berekeningen betrekken hebben we zo'n 170 keer meer stof op Aarde dan voorheen gedacht werd. Syal en haar collega's verwerkten al deze informatie, en testten de theorie zelf via de NASA Ames Vertical Gun Range, een impact simulator voor verschillende planeten.

De experimenten laten een significante verdonkering zien, via NASA/Ames/Brown University

Het team vuurde projectielen met suiker af uit een vier meter lang kanon, met een snelheid van 5.68 kilometer per seconde. Suiker blijkt namelijk een goede stand-in voor kometenstof te zijn. Als resultaat van deze lancering was het doel met kleine deeltjes bedekt. Het oppervlak werd vijf procent donkerder, wat een bewijs is voor de theorie van het team over het donkere oppervlak van Mercurius.

Syal hoopt dat deze bevindingen verwerkt zullen worden in de data die de MESSENGER meebrengt. "Het is moeilijk om van een afstand te constateren of iets koolstof is," vertelde ze me.

"Ik denk echter wel dat een spectrometer die gammastraling en neutronen kan meten goed ingezet kan worden om koolstof te signaleren," zei ze. "In de laatste periode van de MESSENGER-missie zal er data van een lagere hoogte worden verzameld; in deze periode kan ook de hoeveelheid koolstof worden gemeten."

Er is gelukkig ook nog genoeg onderzoek dat vanaf de aarde kan worden uitgevoerd. Als Mercurius daadwerkelijk wordt bedolven onder koolstofhoudend stof, zou het grote invloed kunnen hebben op de planeetwetenschappen. "Een implicatie is dat micrometeorieten allerlei interessante materialen naar Mercurius kunnen brengen," zei Syal. "We bestuderen bijvoorbeeld hoeveel water de meteorieten getransporteerd kunnen hebben naar Mercurius, en of onze hypothese aansluit bij de hoeveelheid water die eerder in de reservoirs op de polen ontdekt werd," zei ze. Dit zou vele nieuwe mogelijkheden kunnen bieden.