Unser Mond entstand mit einem großen Knall – doch wie ging es danach weiter? Ein Forschungsteam hat unter die Oberfläche geschaut.

Tucson – Der Mond entstand vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, als ein kleiner Planet namens Theia in die junge Erde krachte und ein Stück aus ihr herausschlug. Die Trümmer verschmolzen, kühlten ab und verfestigten sich – der Mond bildete sich. So weit ist sich die Forschung relativ einig. Doch wie ging es danach weiter? Wie wurde der Mond zu dem Himmelskörper, der er heute ist? Bei diesen Fragen gehen die Ansichten in der Forschungsgemeinschaft auseinander.

Ein Forschungsteam vom Lunar and Planetary Laboratory der University of Arizona hat nun eine Studie im Fachjournal Nature Geoscience veröffentlicht, die zeigen soll, wie es gewesen sein könnte.

Der Mond – Ein Himmelskörper, viele Facetten

Ein anderes Phänomen – der sogenannte Supermond – macht den Vollmond am Himmel tatsächlich etwas größer. Der Vollmond befindet sich dann auf seiner Umlaufbahn etwas näher an der Erde als sonst, was regelmäßige Mond-Beobachter am Himmel erkennen können. Auch das Licht des Mondes erscheint dann heller.

Das wohl spannendste Phänomen rund um den Mond ist jedoch die Mondfinsternis. Auf diesem Bild ist die Mondfinsternis aus dem November 2022 zu sehen. Der Mond wandert dabei durch den Schatten der Erde im Weltraum und wird von diesem teilweise verdeckt. Verschwindet der Mond komplett im Schatten, wird er zum sogenannten „Blutmond“ – er strahlt für kurze Zeit rostrot.

Auch die schmale Mondsichel ist ein interessanter Anblick. Wer den Mond täglich beobachtet sieht, wie sie langsam wächst, bis sie zum Halb- und dann zum Vollmond wird.

An manchen Tagen kann man neben der schmalen Mondsichel auch den sogenannten „Erdschein“ sehen. Obwohl nur die schmale Sichel vom Licht der Sonne beleuchtet ist, sieht man auch den unbeleuchteten Teil des Mondes ganz schwach. Er wird vom Licht, das die Erde reflektiert, beleuchtet.

Die abnehmende Mondsichel. In wenigen Tagen wird der Mond vom Himmel komplett verschwunden sein, um kurz darauf wieder als schmale Mondsichel aufzutauchen. Die Mondsichel erscheint dann gespiegelt.

Auf dem Mond gut zu erkennen sind unter anderem Krater und die Mare, Mondmeere – die großen dunklen Flecken auf der Mondoberfläche.

Der Mond umkreist die Erde, was man auf diesem Bild namens „Earthrise“ besonders eindrücklich erkennen kann. Aufgenommen wurde es von der Crew der Nasa-Mission „Apollo 8“, die den Mond an Weihnachten 1968 umkreiste.

Die Mondoberfläche ist staubig, wie die Nasa-Astronauten, die dort in den Jahren 1969 bis 1972 landeten, herausfinden mussten. Ein Teil der Astronauten konnte mit Rovern über die Mondoberfläche fahren.

Auf dem Mond ist die Schwerkraft geringer als auf der Erde, weshalb die Astronauten dort unter anderem große Sprünge machen konnten. Auf dieser Aufnahme untersucht der Nasa-Astronaut Harrison H. Schmitt im Dezember 1972 einen großen Gesteinsbrocken auf dem Mond.

Diese Aufnahme der Nasa-Raumsonde „Orion“ zeigt es noch einmal sehr schön: Der Mond umkreist die Erde. Bei der nächsten Mission einer „Orion“-Kapsel sollen sich Menschen an Bord befinden und den Mond umkreisen. Frühestens 2025 sollen wieder Menschen den Mond betreten, plant die Nasa.

Der Mond entstand schnell und heiß und war von einem Magmaozean bedeckt

Der Mond entstand schnell und heiß und war deshalb wahrscheinlich von einem Magmaozean bedeckt. Das geschmolzene Gestein kühlte ab, wurde fest und bildete den Mondmantel und die helle Kruste des Himmelskörpers, die man beim Blick zum Vollmond am Himmel sehen kann. Modelle des Forschungsteams zeigen, dass die letzten Reste des Magmaozeans zu dichten Mineralien auskristallisierten, darunter das titan- und eisenhaltige Mineral Ilmenit.

„Da diese schweren Mineralien dichter sind als der darunter liegende Mantel, entsteht eine Gravitationsinstabilität, und man würde erwarten, dass diese Schicht tiefer ins Innere des Mondes sinkt“, erklärt Weigang Liang, der die Forschung leitete. Doch in dem Mondgestein, das „Apollo“-Astronauten in den 1970er Jahren zur Erde brachten, fanden Forschende hohe Konzentrationen von Titan – wie passt das zusammen mit Material, das ins Innere des Mondes sank?

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Material von der Oberfläche ist ins Innere des Mondes gesunken

Das Forschungsteam hat eine Erklärung: Das dichte Material ist im Laufe der Jahrtausende ins Innere des Mondes gesunken, hat sich mit dem Mondmantel vermischt, ist geschmolzen und als titanreiche Lavaströme an die Oberfläche zurückgekehrt. Jeff Andrews-Hanna, ein Mitautor der Studie, formuliert es etwas deutlicher: „Unser Mond hat sich buchstäblich von innen nach außen gedreht.“ Es gebe jedoch nur wenige physikalische Beweise für die genaue Abfolge der Ereignisse, weshalb große Uneinigkeit über die Details herrsche.

„Ohne Beweise kann man sich sein Lieblingsmodell aussuchen. Jedes Modell hat tiefgreifende Auswirkungen auf die geologische Entwicklung unseres Mondes“, sagt Co-Autor Adrien Broquet in einer Mitteilung. Mithilfe von Daten der früheren Nasa-Mission „Grail“ konnte das Forschungsteam weitere Details entdecken: „Ilmenit-Materialien sind zur erdzugewandten Seite gewandert und in blattartigen Kaskaden ins Innere gesunken und haben eine Spur hinterlasse, die Anomalien im Schwerefeld des Mondes verursacht, wie sie von ‚Grail‘ beobachtet wurden“, fasst Liang zusammen.

Forschungsteam enthüllt Details aus der Geschichte des Mondes

Co-Autor Andrews-Hanna freut sich: „Zum ersten Mal haben wir physische Beweise, die uns zeigen, was im Inneren des Mondes während dieser kritischen Phase seiner Entwicklung geschah, und das ist wirklich aufregend. Es stellt sich heraus, dass die früheste Geschichte des Mondes unter der Oberfläche geschrieben wurde, und es brauchte nur die richtige Kombination von Modellen und Daten, um diese Geschichte zu enthüllen.“

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Das Forschungsteam wünscht sich von künftigen Mond-Missionen ein seismisches Netzwerk, um eine bessere Untersuchung der Geometrie der Strukturen möglich zu machen. Doch eins ist bereits jetzt klar, wie Liang betont: „Wenn die ‚Artemis‘-Astronauten schließlich auf dem Mond landen, um eine neue Ära der menschlichen Erkundung einzuleiten, werden wir unseren Nachbarn ganz anders verstehen als zu der Zeit, als die ‚Apollo‘-Astronauten zum ersten Mal einen Fuß auf ihn setzten.“ (tab)

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