Kern van Mercurius op zijn minst voor een deel vloeibaar

De grote kern van Mercurius is minstens voor een deel gesmolten. Foto Science Science

Mercurius, de kleinste planeet die tevens het dichtst bij de zon staat, heeft een kern die op zijn minst voor een deel vloeibaar is. Dat hebben astronomen afgeleid uit een heel kleine variatie in de aswenteling van de planeet tijdens zijn baan om de zon (Science, 4 mei). Deze variatie wijst er op dat de kern van Mercurius min of meer vrij kan bewegen ten opzichte van de omringende mantel (en korst) en dat is alleen mogelijk als die kern (deels) vloeibaar is. De aanwezigheid van zo’n vloeibare kern zegt ook iets over het ontstaan – zo’n 4,5 miljard jaar geleden – van de planeet.

De toestand van het inwendige van Mercurius houdt astronomen al meer dan dertig jaar bezig. Hoewel algemeen wordt aangenomen dat de planeet – net zoals Venus, de aarde en Mars – een kern van ijzer en een mantel van gesteenten heeft, bleef de toestand van die kern onbekend. Volgens theoretische modellen is alles tussen geheel vast en geheel vloeibaar mogelijk. Dat hangt af van de lichtere elementen, zoals zwavel, die het smeltpunt verlagen. De onzekerheid werd nog vergroot toen Mariner 10 in 1974 bij Mercurius een zwak magnetisch veld ontdekte. Dat zou in een vloeibare kern kunnen worden opgewekt, maar ook een ‘fossiel’ veld uit vroeger tijden kunnen zijn.

Mercurius draait in 88 dagen in een zeer excentrische baan om de zon. Doordat de planeet niet exact bolvormig is, veroorzaakt de variërende aantrekkingskracht van de zon een kleine, periodieke variatie in de 59 dagen durende aswenteling. Jean-Luc Margot en zijn collega’s hebben deze fysische libratie nu gemeten door met een telescoop op aarde radarsignalen naar Mercurius te zenden en de echo’s daarvan met twee antennes op te vangen. Via deze interferometer-techniek kon worden afgeleid dat de korst (en mantel) van Mercurius in de loop van 88 dagen over een hoekje van 36 boogseconden heen en weer slingert. Dit impliceert dat de planeet een vloeibare kern heeft, want bij een vaste kern zou dat hoekje slechts 20 boogseconden bedragen.

Hoewel de omvang van de kern niet uit deze waarnemingen is af te leiden, impliceert de ontdekking ook dat de kern voor meer dan 0,1 gewichtsprocent uit zwavel moet bestaan. Die hoeveelheid is vereist om de kern sinds het ontstaan van de planeet vloeibaar te houden. Maar volgens de modellen van het ontstaan van het zonnestelsel zou het in de schijf van oermaterie rond de zon op die plaats te heet zijn geweest om zwavel te kunnen laten condenseren. Mercurius zou dus gevormd moeten zijn uit materieklonters die vanaf allerlei afstanden van de zon kwamen en dat wijst weer op de grote dynamiek in de oernevel rond de zon.

George Beekman