Der Merkur ist ein Planet der Extreme: Während auf seiner Tagseite eine Hitze von mehr als 400 Grad Celsius herrscht, sinken die Temperaturen auf seiner Nachtseite auf eisige minus 180 Grad. Weil eine ausgleichende Atmosphäre fehlt, wechseln die Bedingungen je nach Strahlungseinfall drastisch – ähnlich wie auf dem Mond. Und ähnlich wie auf unserem Trabanten galt die Existenz von Wasser oder Wassereis auf dem Merkur lange Zeit als unmöglich. Doch bereits 1991 entdeckten Forscher bei radargestützten Beobachtungen der Merkuroberfläche einige stark reflektierende Bereiche in der Nähe der Pole – Signaturen, die auf Wassereisvorkommen hindeuten könnten. Im Jahr 2012 lieferte die NASA-Raumsonde Messenger die Bestätigung: In einigen Kratern der Polarregion des Planeten gibt es Wassereis, das teilweise von einer dünnen Staubschicht überdeckt ist. Dieses Eisvorkommen finden sich an Stellen, die nie von der Sonne beschienen werden und in denen die Temperaturen daher ständig weit unter Null liegen.
Wurde das Merkur-Eis doch vor Ort gebildet?
Diese Entdeckung weckt allerdings die Frage, wie dieses Wassereis auf dem Merkur entstanden ist. “Allgemein ist akzeptiert, dass Wasser und andere flüchtige organische Materialien durch Meteoriteneinschläge auf Mond oder Merkur gelangt sind”, erklären Brant Jones vom Georgia Institute of Technology in Atlanta und seine Kollegen. Doch wie sie nun herausgefunden haben, könnte das Wassereis des Merkur zumindest zum Teil auch vor Ort gebildet worden sein. “Der dieser Idee zugrundeliegende chemische Mechanismus ist seit den 1960er Jahren schon Dutzende Male in Studien beobachtet worden”, sagt Jones. Allerdings liefen diese Reaktionen nur im Labor und auf speziellen Oberflächen ab. Es handelt sich um eine chemische Reaktion, die auch als rekombinative Resorption (RD) bezeichnet wird. Voraussetzung dafür ist das Vorhandensein von Hydroxylgruppen (-OH), die chemisch an die metallischen Komponenten von Mineralen gebunden sind. Solche Hydroxylgruppen wurden schon im Mond-Regolith, aber auch auf dem Merkur nachgewiesen.
Wird nun diesen Verbindungen genügend Energie zugeführt, kann es zwischen benachbarten Hydroxylgruppen zu einer Umlagerung kommen, in deren Verlauf Metalloxide und H2O-Moleküle entstehen. Rein theoretisch könnte demnach auf diese Weise Wasser und damit auch Wassereis entstehen. Es gibt jedoch einen Haken: “Typischerweise sind die Aktivierungsenergien für die Bildung von H2O durch die rekombinative Resorption hoch”, berichten Jones und seine Kollegen. “Diese Energiebarriere verringert die Bedeutung dieser Reaktion auf dem Mond.” Denn dort reicht die Energiezufuhr durch die Sonneneinstrahlung meist nicht aus, um diese Reaktion in Gang zu setzen.
