Heute vor 53 Jahren: Eine kleine Raumsonde startet – und verändert unser Bild vom Sonnensystem

November 3, 2026 7 Min Read

Am 3. November 1973, heute vor 53 Jahren, startete von Cape Canaveral in Florida aus die NASA-Raumsonde Mariner 10 zu einer Mission, die in mehrfacher Hinsicht Neuland betrat. Sie sollte erstmals zwei Planeten auf einer einzigen Reise untersuchen Mithilfe der Schwerkraft von Venus sollte sie einen Planeten erreichen, den zuvor noch keine Raumsonde besucht hatte: Merkur.

Doch diese Mission demonstrierte nicht nur, dass und wie man schwierig erreichbare Ziele im Sonnensystem eben doch erreichen kann; Mariner 10 brachte darüber hinaus von seiner Reise Beobachtungen mit, die bestehende Vorstellungen teilweise bestätigten, teilweise veränderten und teilweise neue Forschungsfragen aufwarfen. Einige dieser Fragen beschäftigen die Planetenforschung noch heute.

Ein Umweg, der neue Wege eröffnete

Die Älteren unter unseren Lesern werden vielleicht noch wissen, dass Merkur Anfang der 1970er Jahre ein weitgehend unbekannter Planet war. Zwar kannten Astronomen seine Umlaufbahn, seine Größe und einige seiner physikalischen Eigenschaften. Seine Nähe zur Sonne machte ihn jedoch von der Erde aus schwierig beobachtbar, und wie seine Oberfläche aussah, war ebenso unbekannt wie das Meiste über seinen inneren Aufbau. Aber eine Raumsonde zu Merkur zu schicken, war damals alles andere als einfach: Eine Raumsonde, die Merkur erreichen soll, muss ihre Geschwindigkeit gegenüber der Sonne erheblich verringern. Dafür wäre bei einem direkten Flug eine große Menge Treibstoff erforderlich gewesen. Die Ingenieure und Wissenschaftler der NASA entschieden sich deshalb für einen anderen Weg: Die Raumsonde, die „Mariner 10“ genannt wurde, sollte zunächst zur Venus fliegen und deren Schwerkraft nutzen, um die eigene Flugbahn so zu verändern, dass sie anschließend Merkur erreichen konnte.

Am 5. Februar 1974 passierte die Sonde Venus, und das geplante Manöver gelang. Erstmals hatte eine Raumsonde die Schwerkraft eines Planeten gezielt genutzt, um einen anderen Planeten zu erreichen. Diese Technik, als „Gravity Assist“ bezeichnet, wurde zu einem wichtigen Werkzeug der späteren Planetenforschung. Sie ermöglicht es, Flugbahnen und Geschwindigkeiten von Raumsonden zu verändern, ohne dafür entsprechend große Treibstoffmengen mitführen zu müssen.

Eine wichtige Rolle bei der diesbezüglichen Planung der Mission spielte der italienische Mathematiker und Ingenieur Giuseppe „Bepi“ Colombo (1920–1984) von der Universität Padua. Im Jahr 1970 erkannte er, dass sich die Flugbahn von Mariner 10 so gestalten lassen würde, dass die Sonde nach ihrem ersten Merkurvorbeiflug nicht einfach weiterfliegen, sondern nach etwa sechs Monaten zum Merkur zurückkehren konnte. Seine Berechnungen ermöglichten drei Vorbeiflüge statt nur eines Vorbeiflugs – und damit zusätzliche Beobachtungen, die für die wissenschaftlichen Ergebnisse der Mission entscheidend wurden.

Venus war allerdings mehr als nur eine Navigationshilfe im Rahmen der Mission von Mariner 10. Die Sonde untersuchte auch diesen von einer dichten Wolkendecke umgebenen Planeten. Aufnahmen mit Ultraviolettfiltern machten Strukturen und Bewegungen in den Wolken sichtbar, die gewöhnliche Photografien kaum erkennen ließen. So konnten Wissenschaftler die gewaltigen Luftströmungen verfolgen, durch die Wolken in den oberen Schichten der Venusatmosphäre den Planeten innerhalb von etwa vier Tagen umrunden, während sich der Planet selbst wesentlich langsamer um seine Achse dreht. Die Auswertung dieser Beobachtungen wurde noch im März 1974 von Murray und seinen Kollegen veröffentlicht (Murray et al. 1974a). Nach dem „Zwischenstopp“ bei Venus setzte Mariner 10 die Reise zum eigentlichen Hauptziel, Merkur, fort.

Merkur – Eine unbekannte Welt wird sichtbar

Am 29. März 1974 erreichte Mariner 10 Merkur und passierte ihn in einer Entfernung von nur 703 Kilometern. Erstmals konnten Menschen die Oberfläche des sonnennächsten Planeten aus unmittelbarer Nähe betrachten. Die Photografien zeigten eine Landschaft voller Einschlagkrater, die auf den ersten Blick stark an den Erdmond erinnerte. Doch zwischen den Kratern fanden sich auch ausgedehnte Ebenen und lange, teilweise bogenförmige Geländestufen, die die Frage nach der Art ihrer Entstehug aufwarfen.

Eine bereits 1974 von Murray und seinen Kollegen vorgeschlagene Erklärung lautete, dass Merkur im Laufe seiner Geschichte abgekühlt und dabei geschrumpft war. Die äußere Gesteinshülle musste sich dieser Schrumpfung anpassen, wobei sie vielleicht aufgebrochen war und sich an manchen Stellen übereinandergeschoben hatte (Murray et al. 1974b).

Vier Jahrzehnte später bestätigten die Beobachtungen der Raumsonde MESSENGER, dass sich Merkur im Laufe seiner Geschichte tatsächlich erheblich zusammengezogen hat. Dabei zeigte sich, dass das Ausmaß dieser Schrumpfung größer war als frühere Auswertungen der Oberflächenstrukturen nahegelegt hatten (Byrne et al. 2014). Die spätere Entdeckung kleiner, geologisch junger Geländestufen deutet zudem darauf hin, dass tektonische Bewegungen noch in vergleichsweise junger Vergangenheit stattgefunden haben und möglicherweise bis heute andauern (Watters et al. 2016).

Mariner 10 hat nicht nur ein erstes Bild der Merkur-Oberfläche geliefert, sondern auch Spuren eines Vorgangs entdeckt, dessen Ausmaß und zeitlicher Verlauf Jahrzehnte später erkennbar wurden.

Eine Entdeckung, mit der kaum jemand gerechnet hatte

Die wissenschaftlich vielleicht folgenreichste Entdeckung von Mariner 10 war allerdings auf keiner der Photografien zu sehen: Beim ersten Merkurvorbeiflug registrierten die Messinstrumente der Sonde ein Magnetfeld in der Umgebung des Planeten. Das war überraschend, nicht, weil unbekannt gewesen ist, dass Planeten Magnetfelder haben können – schließlich hat die Erde bekanntermaßen eines –, sondern deshalb, weil Merkur deutlich kleiner ist als die Erde und sich deutlich langsamer um seine Achse dreht als die Erde. Es war deshalb keineswegs selbstverständlich, dass Merkur ebenfalls ein eigenes Magnetfeld besitzen sollte.

Die Frage war vor diesem Hintergrund, ob das Magnetfeld, das Mariner 10 entdeckt hatte, tatsächlich aus dem Inneren von Merkur stammte oder ob es durch die Wechselwirkung des Planeten mit dem Sonnenwind hervorgerufen wurde, d.h. mit der Wechselwirkung mit dem Strom elektrisch geladener Teilchen, den die Sonne fortwährend ins Weltall abgibt. Die ersten Messergebnisse legten ein planeteneigenes Magnetfeld nahe. In ihrer Veröffentlichung vom Juli 1974 hielten Ness und Kollegen jedoch ausdrücklich fest, dass die Herkunft des Feldes noch nicht eindeutig geklärt sei (Ness et al. 1974).

Hier kam die Besonderheit der Mission zum Tragen, die bereits oben erwähnt wurde, nämlich die Berechnung der Flugbahn für Mariner 10 durch Giuseppe Colombo, die Mariner 10 ermöglichte, nach ihrer ersten Begegnung mit Merkur erneut in dessen Nähe zu gelangen. Tatsächlich flog Mariner 10 am 21. September 1974 ein zweites und am 16. März 1975 ein drittes Mal an Merkur vorbei. Beim dritten Vorbeiflug näherte sich die Sonde der Oberfläche des Planeten bis auf 327 Kilometer. Die erneuten Messungen bestätigten, dass Merkur tatsächlich ein eigenes, wenn auch vergleichsweise schwaches Magnetfeld besitzt. Ness und seine Kollegen veröffentlichten die Bestätigung noch im Mai 1975 unter dem Titel „Magnetic Field of Mercury Confirmed“ (Ness et al. 1975).

Wie kann ein so kleiner Planet ein solches Magnetfeld erzeugen? Eine mögliche Erklärung der Astronomen war, einen sogenannten Dynamo im Planeteninneren zu vermuten, wie ihn die Erde hat. Auch das Magnetfeld der Erde wird durch Bewegungen elektrisch leitfähigen, flüssigen Metalls in ihrem Kern erzeugt. Könnte Merkur trotz seiner geringen Größe ebenfalls einen zumindest teilweise flüssigen metallischen Kern besitzen? Die Magnetfeldmessungen von Mariner 10 machten diese Vermutung zu einem wichtigen Gegenstand weiterer Forschung. Spätere Beobachtungen, insbesondere durch MESSENGER, lieferten zusätzliche Hinweise auf einen flüssigen äußeren Kern. So ergaben die Messungen des Schwerefelds und die Untersuchung der Rotation des Merkur ein Modell seines inneren Aufbaus, das einen eisenreichen, flüssigen äußeren Kern einschließt (Smith et al. 2012). Ein unerwartetes Messungsergebnis, das Mariner 10 erzielt hatte, hatte damit den Blick der Wissenschaftler von der Oberfläche des Merkur auf sein verborgenes Inneres gelenkt.

Was von Mariner 10 blieb – und bleibt

Am 24. März 1975, acht Tage nach ihrem dritten Merkurvorbeiflug, endete die Mission von Mariner 10. Der Vorrat an Gas für die Lageregelung war erschöpft, und der Kontakt zur Sonde wurde beendet. Mariner 10 verblieb auf ihrer Bahn um die Sonne.

In den knapp 17 Monaten seit ihrem Start hatte die rund 500 Kilogramm schwere Raumsonde zwei Planeten untersucht, Merkur dreimal passiert und mehr als 2.700 Photografien seiner Oberfläche zur Erde übermittelt. Trotzdem war ihre Arbeit unvollständig geblieben. Mariner 10 hatte nur knapp die Hälfte der Merkur-Oberfläche photografieren können. Große Teile des Planeten waren weiterhin unbekannt, und viele Fragen über seine geologische Entwicklung, seinen metallischen Kern und sein Magnetfeld mussten offen bleiben.

Mehr als 30 Jahre vergingen, bevor 2008 mit MESSENGER wieder eine Raumsonde Merkur erreichte. Ab 2011 untersuchte sie ihn erstmals aus einer Umlaufbahn. Ihre Ergebnisse ergänzten und präzisierten die Befunde von Mariner 10 und bestätigten einige der damals entwickelten Hypothesen.

Heute, 53 Jahre nach dem Start von Mariner 10, steht bereits die nächste Etappe der Erforschung von Merkur bevor: Die europäisch-japanische Mission BepiColombo soll am 21. November 2026 in eine Umlaufbahn um den Merkur eintreten. Zwei Raumsonden werden dort unter anderem die Oberfläche, den inneren Aufbau und das Magnetfeld des Planeten untersuchen. Die eigentliche wissenschaftliche Beobachtungsphase ist ab April 2027 vorgesehen. Der Name der Mission erinnert an Giuseppe „Bepi“ Colombo, dessen Flugbahnberechnungen die drei Merkurvorbeiflüge von Mariner 10 ermöglicht hatten.

Und was könnte besser illustrieren, dass Wissenschaft ein kumulatives Unterfangen ist?! Die kleine Raumsonde Mariner 10 hinterließ nicht einfach eine Sammlung von Photografien und Messdaten, sondern schuf einen Ausgangspunkt für weitere Forschung. Ihre Ergebnisse lieferten Antworten auf Fragen, die sich Astronomen schon lange gestellt hatten, machten bisher unbekannte Eigenschaften eines Planeten sichtbar und eröffneten neue Fragen, deren Untersuchung Jahrzehnte andauerte. Und – vor allem – demonstrierte Mariner 10 mit dem erstmals erfolgreich eingesetzten interplanetaren Gravity-Assist-Manöver eine Technik, ohne die viele spätere Missionen zur Erforschung des Sonnensystems kaum vorstellbar wären.

Mariner 10 hat unser Wissen über das Sonnensystem also nicht nur vergrößert; sie hat den Bereich dessen vergrößert, was wir über dieses Sonnensystem wissen können und auf welchen Wegen wir zu diesem Wissen gelangen können. Es scheint mir deshalb angebracht, am heutigen Tag an die Mission der kleinen Raumsonde „Mariner 10“ zu erinnern und sie zu würdigen.

Literatur

Byrne, Paul K., Klimczak, Christian, Şengör, A. M. Celâl, et al., 2014: Mercury’s Global Contraction Much Greater than Earlier Estimates. Nature Geoscience 7: 301-307

Murray, Bruce C., Belton, Michael J.S., Danielson, G. Edward, et al., 1974a: Venus: Atmospheric Motion and Structure from Mariner 10 PicturesScience 183(4131): 1307–1315.

Murray, Bruce C., Belton, Michael J.S., Danielson, G. Edward, et al., 1974b: Mercury’s Surface: Preliminary Description and Interpretation from Mariner 10 Pictures. Science 185(4146): 169–179.

Ness, Norman F., Behannon, Kenneth W., Lepping, Ronald P., et al., 1974: Magnetic Field Observations near Mercury: Preliminary Results from Mariner 10. Science 185(4146): 151–160.

Ness, Norman F., Behannon, Kenneth W., Lepping, Ronald P., & Wang, Y. C., 1975: The Magnetic Field of Mercury Confirmed. Nature 255: 204–205.

Smith, David E., Zuber, Maria T., Phillips, Roger J., et al., 2012: Gravity Field and Internal Structure of Mercury from MESSENGER. Science 336(6078): 214-217

Watters, Thomas R., Daud, Katie, Banks, Maria E., et al., 2016: Recent Tectonic Activity on Mercury Revealed by Small Thrust Fault Scarps. Nature Geoscience 9: 743-747

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