Auf dem Merkur: Forscher bestimmen größten Diamanten im Sonnensystem

Merkur ist der kleinste, innerste Planet unseres Sonnensystems und gibt Astronomen mit seiner dunklen Erscheinung und hohen Dichte seit Langem Rätsel auf. Wie frühere Missionen zeigen, besteht die Oberfläche des Merkurs aus erheblichen Mengen an Graphit – einer Form von Kohlenstoff.

Wird Kohlenstoff enormer Hitze und Druck ausgesetzt, verwandelt sich dieser in das härteste Material unseres Universums: Diamant. Zwischen Kern und Mantel des Merkurs soll es eine bis zu 18 Kilometer dicke Schicht aus eben diesem kostbaren Material geben.

Zu diesem Schluss kommen die Hochdruckforscher um Dr. Yanhao Lin aus Peking nach ihren Experimenten. „Im Labor versuchen wir, die extremen Drücke und Temperaturen im Inneren eines Planeten nachzuahmen. Das ist manchmal eine große Herausforderung, denn die Versuchsaufbauten müssen sehr präzise sein, um diese Bedingungen nachzubilden“, erklärt Dr. Lin.

Merkur im irdischen Labor

Insgesamt erreichten die Forscher Drücke von bis zu 7 Gigapascal (GPa), was etwa dem Siebenfachen jenes Drucks entspricht, der an den tiefsten Stellen des Marianengrabens herrscht. Unter diesen Bedingungen untersuchten die Forscher, wie Mineralien – die im Inneren des Merkurs vorkommen – schmelzen und zu Graphit und Diamant werden können.

Bei einem geschätzten Druck von 5,575 GPa zeigte sich sodann ein weiteres Schüsselelement: Schwefel. Bei einem Schwefelgehalt von etwa elf Prozent entdeckten die Forscher eine erhebliche Temperaturänderung, mit deren Hilfe – und der des enormen Drucks – aus Graphit schließlich Diamant wurde.

Das Experiment zeigte, dass im Inneren des Merkurs deutlich höherer Druck und höhere Temperaturen herrschten als bislang angenommen. Unterstützt wird diese Theorie von einer zweiten Studie, die das Vorhandensein von Schwefel im Eisenkern des Merkurs nahegelegt.

Doch damit ist noch nicht genug: Diese Entdeckung könnte nicht nur einen Einfluss auf unser astronomisches Wissen haben, sondern auch auf das Magnetfeld des Merkurs. Dieses ist für die geringe Größe des Planeten nachweislich ungewöhnlich stark.

„Der Kohlenstoff wird im Inneren zu Diamant, dessen gute Leitfähigkeit dazu beiträgt, dass Wärme effektiv vom Kern in den Mantel übertragen wird. Dies führt schließlich zur Erzeugung eines so starken Magnetfelds“, fasst Lin zusammen.