Merkur kan have langt mindre siliciumdioxid end hidtil antaget

Merkur kan være betydeligt fattigere på siliciumdioxid, end forskerne hidtil har regnet med. En ny undersøgelse anslår, at planetens silikatoverflade indeholder omkring 37 masseprocent SiO₂ – mod tidligere vurderinger på cirka 49–60 procent.140

Hvis resultatet holder, peger det på, at Merkurs vulkanske bjergarter blev dannet gennem en usædvanligt omfattende smeltning dybt inde i planeten. Men tallet skal tolkes med forsigtighed: Merkur blev dannet under ekstremt iltfattige forhold, og noget af siliciumet kan derfor være bundet i metalliske former eller i siliciumkarbid i stedet for siliciumdioxid.3342

Sådan beregnede forskerne silicamængden

Ingen rumsonde har landet på Merkur for at analysere klipper direkte, og der findes heller ingen hjembragte Merkurprøver. Forskerne måtte derfor bruge en indirekte infrarød metode baseret på det såkaldte Christiansen-feature – et karakteristisk maksimum i et materiales emissivitet. Placeringen af dette maksimum ændrer sig afhængigt af, hvor meget siliciumdioxid silikatmaterialet indeholder.130

Først fremstillede og målte holdet små glasperler i laboratoriet med sammensætninger, der er relevante for planetoverflader. Målingerne gjorde det muligt at opstille en empirisk sammenhæng mellem Christiansen-featurets bølgelængde og SiO₂-indholdet i glasset.

Dernæst anvendte forskerne kalibreringen på infrarøde observationer af Månen. Her kunne resultatet sammenholdes med prøver fra Apollo-, Luna- og Chang’e-missionerne. Denne sammenligning fungerede som en test af metoden, før den blev brugt på teleskopobservationer af Merkur.1

Anslaget på 37 procent er derfor ikke en direkte kemisk analyse af Merkurs jord. Det bør snarere forstås som et omtrentligt mål for overfladens silikatbaserede SiO₂-ækvivalent – altså den mængde siliciumdioxid, som det infrarøde signal svarer til under kalibreringens forudsætninger.

Hvad kan 37 procent fortælle om Merkur?

Et så lavt silicaindhold understøtter et mere ekstremt billede af Merkurs vulkanske fortid. Planetens store, jævne sletter dækker betydelige områder og menes i vid udstrækning at være dannet af vulkanisme.3637

For at danne lavaer med så lidt siliciumdioxid kan Merkurs kappe have været varmere og være blevet smeltet dybere end i de mere traditionelle modeller. Det vil i så fald knytte planetens nuværende overflade til en særlig voldsom tidlig fase med omfattende indre differentiering og vulkansk aktivitet.140

Resultatet fastlægger dog ikke én bestemt temperatur i kappen, en præcis smeltedybde eller én entydig geologisk udvikling. Konklusionerne afhænger blandt andet af, hvor godt laboratorieglassene repræsenterer den kemisk usædvanlige overflade på Merkur.

Alternativ forklaring: Silicium er måske ikke bundet i SiO₂

Merkur er blandt de mest kemisk reducerede klippeplaneter, man kender. Målinger har vist høje svovlindhold og relativt lave mængder jern og ilt – tegn på, at planeten blev dannet under forhold med meget lidt tilgængelig ilt.334244

Under sådanne forhold behøver alt silicium ikke være bundet til ilt. En del kan i stedet forekomme som metallisk silicium eller siliciumkarbid. Disse faser kan påvirke det infrarøde signal på en måde, der ligner en silikatoverflade med usædvanligt lavt SiO₂-indhold.40

Det ændrer, hvordan overskriften på 37 procent bør forstås. Undersøgelsen viser ikke, at kun 37 procent af alt siliciumholdigt materiale på Merkur består af siliciumdioxid. Den giver et lavt estimat for overfladens silikatbaserede silicaindhold under de antagelser, som kalibreringen bygger på.

BepiColombo kan afgøre, hvad tallet betyder

ESA og Japans rumagentur JAXA nærmer sig nu den fase af BepiColombo-missionen, der kan afklare usikkerheden. Mercury Transfer Module er planlagt til at blive separeret den 3. september 2026, mens indsættelsen i kredsløb om Merkur efter planen begynder den 21. november 2026.1724 Den fulde videnskabelige drift er planlagt til april 2027.26

Instrumentet MERTIS er udviklet til at observere Merkur i termisk infrarøde bølgelængder, herunder det spektrale område, hvor Christiansen-featuret findes.30 I modsætning til tidligere observationer, der samlede signalet fra hele planetskiven, skal MERTIS kunne koble infrarøde målinger til bestemte regioner og geologiske enheder på overfladen.

Observationerne kan blandt andet vise:

• om det lave beregnede SiO₂-indhold gælder bredt på Merkur,
• om indholdet varierer mellem vulkanske sletter, kraterfyldt terræn og andre geologiske enheder,
• om regionale mønstre peger på en usædvanligt dyb smeltning i kappen, og
• om kombinationen af infrarøde, elementære og mineralogiske målinger tyder på, at noget silicium findes i reducerede metalliske former eller som siliciumkarbid.

Indtil de nye målinger foreligger, er den mest holdbare konklusion derfor forsigtig, men vigtig: Merkurs vulkanske overflade kan være langt mindre silica-rig end antaget. Det kan afsløre en ekstremt varm og omfattende smeltet kappe, en endnu mere usædvanlig iltfattig kemi – eller en kombination af begge dele.