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Unter den erdähnlichen Planeten ist Merkur in mehrfacher Hinsicht außergewöhnlich. Mit einem Durchmesser von 4880 Kilometern ist er nicht nur der kleinste Planet im Sonnensystem, sondern auch kleiner als der Jupitermond Ganymed oder der Saturnmond Titan. Die Schwerebeschleunigung an der Oberfläche ist nur etwa ein Drittel so groß wie auf der Erde, ist aber genauso groß wie die des wesentlich größeren Planeten Mars. Trotz der damit einhergehenden geringen Eigenkompression entspricht die mittlere Dichte des Merkur in etwa derjenigen der Erde. Das gibt Grund zu der Annahme, dass das Merkurinnere einen hohen Metallanteil aufweist. Neuere Strukturmodelle gehen von einem ausgedehnten eisenreichen Kern von etwa 4000 Kilometer Durchmesser aus, der von einem nur 400 bis 450 Kilometer mächtigen Gesteinsmantel überlagert wird. Die hohe mittlere Dichte des Planeten und dessen Nähe zur Sonne liefern somit wichtige Anhaltspunkte zum Verständnis der Entstehung und Entwicklung der Körper des inneren Sonnensystems.

 Eine der höchsten und längsten Böschungen auf Merkur, Beagle Rupes, deformiert den elliptischen Krater Sveinsdóttier (unten links). (NASA/JHUAPL/Carnegie Institution of Washington)Eine der höchsten und längsten Böschungen auf Merkur, Beagle Rupes, deformiert den elliptischen Krater Sveinsdóttier (unten links). (NASA/JHUAPL/Carnegie Institution of Washington)Merkur unterliegt aufgrund der stark elliptischen Umlaufbahn und der gekoppelten Rotation starken Gezeitenverformungen. Diese gehen mit periodischen Verschiebungen der Oberfläche und Schwankungen des Gravitationsfeldes einher. Die Gezeitenverformung des Merkur soll im Rahmen des Laseraltimetrie-Experiments BELA an Bord der europäischen Mission BepiColombo ab 2025 näher untersucht werden, um zusätzliche Anhaltspunkte zur Beschaffenheit des Inneren zu erhalten.

Aufgrund seiner Nähe zur Sonne kann Merkur nur mit technisch hohem Aufwand auf komplizierten Bahnen von Raumsonden angesteuert werden. Bei Annäherungen an den Planeten muss sowohl die große Anziehungskraft des Zentralgestirns als auch die enorm hohe Strahlungsintensität der Sonne berücksichtigt werden. Erste Einblicke in die Besonderheiten des Planeten erlaubten die Vorbeiflüge der Raumsonde Mariner 10 Mitte der 70er Jahre. Die Sonde entdeckte unter anderem ein im Merkurinneren selbsterzeugtes Magnetfeld von etwa einem Hundertstel der Stärke des Erdmagnetfelds. Fast drei Jahrzehnte nach den ersten Beobachtungen durch Mariner 10 schwenkte die Raumsonde MESSENGER im Frühjahr 2011 in eine stark elliptische, polare Umlaufbahn um den Merkur ein. Die Mission war ein voller Erfolg und wurde mehrmals über die eigentliche Missionsdauer von einem Jahr verlängert. Nach vier Jahren im Merkurorbit wurde die Raumsonde Ende April 2015 kontrolliert zum Absturz gebracht. Während ihrer letzten Umläufe lieferte die Raumsonde noch einzigartige Beobachtungen des Magnet- und Gravitationsfeldes aus geringer Höhe.

Zu den erstaunlichsten Beobachtungen von MESSENGER gehört die ausgeprägte Nord-Süd-Asymmetrie des Magnetfelds. Diese bewirkt, dass die am Südpol des Planeten offenen magnetischen Feldlinien eine größere Fläche für das Bombardement durch kosmische Strahlung und den Sonnenwind entstehen lassen. Es kommt dadurch am Südpol zu einer stärkeren Wechselwirkung zwischen der kosmischen Umgebung und der Merkuroberfläche als am Nordpol. Intensive Verwitterungsprozesse sind die Folge. Das könnte auch die Existenz von Helium-, Wasserstoff- und Sauerstoffatomen erklären, die in der Umgebung des Planeten gemessen wurden. Diese bilden eine hauchdünne „Exosphäre“ in der auch Natrium, Kalium, Stickstoff und Argon nachgewiesen wurden. Die gesamte Masse dieser flüchtigen Elemente beträgt jedoch nur ungefähr tausend Kilogramm. Möglicherweise stammt ein Teil dieser Elemente auch direkt von der Sonne. Inzwischen gilt als gesichert, dass an den Polen des Planeten in einigen nie von der Sonne beschienenen und deshalb permanent kalten Kratern Eis und weitere flüchtige Verbindungen vorhanden sind. Hinweise darauf lieferten zunächst Radarbeobachtungen von der Erde. Die Reflexionen der von MESSENGER ins Innere dieser tiefen Krater abgegebenen Laserpulse bestätigten nun diesen Befund.

Weiterhin stellte das Röntgenstrahlenspektrometer auf MESSENGER erhebliche Mengen an Schwefel auf der Oberfläche Merkurs fest. Auch deuten die Konzentrationen von Magnesium oder Aluminium und ihr Verhältnis zur Menge an Silizium darauf hin, dass die Kruste des Merkur in ihrer Zusammensetzung relativ dicht ist. Damit ähnelt sie mehr dem oberen Erdmantel oder unseren Ozeanböden als der leichten aluminiumreichen Primärkruste des Mondes, der sie äußerlich sehr ähnlich ist.