Der Mond zeigt der Erde immer das gleiche Gesicht. Das Erstaunliche dabei: Die permanent der Erde zugewandte Seite sieht völlig anders aus als die erdabgewandte Seite. Warum das so ist, hat jetzt ein Forschungsteam aus den USA herausgefunden. Mithilfe von Archivdaten der Mondmission „Grail“ sind die Forschenden auf deutliche Temperaturunterschiede im Inneren des Erdtrabanten gestoßen. Wie das Team im Fachblatt Nature berichtet, ist der zähflüssige Gesteinsmantel des Mondes auf der Vorderseite teilweise um 100 bis 200 Grad wärmer als auf der Rückseite.
Die vertraute, von der Erde aus sichtbare Seite des Mondes zeigt eine Reihe auffälliger dunkler Flächen, die sogenannten Mare. Dabei handelt es sich nicht um Meere, sondern um in der Frühgeschichte des Erdtrabanten durch großflächige Vulkanausbrüche entstandene Lavaebenen. Solche Ebenen fehlen auf der Mondrückseite, wie schon 1959 Aufnahmen der sowjetischen Mondsonde „Luna-3“ zur Überraschung der Forschenden zeigten. Hier dominieren zerklüftete Krater- und Gebirgslandschaften das Bild.
Die Kruste des Mondes ist auf erdzugewandter Seite dünner
Einen weiteren überraschenden Unterschied zwischen den beiden Seiten des Mondes entdeckte 2012 das „Gravity Recovery and Interior Laboratory“ („Grail“), eine aus zwei Raumsonden bestehende Mission zur genauen Untersuchung der lunaren Gravitation. Aus räumlichen Schwankungen der Anziehungskraft können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Rückschlüsse auf die Massenverteilung im Inneren des Erdtrabanten ziehen. So zeigten die „Grail“-Messungen, dass die Kruste auf der erdzugewandten Seite um 80 Kilometer dünner ist als die 150 Kilometer dicke Kruste der erdabgewandten Seite.
Was aber ist die Ursache dieser Unterschiede? „Es gibt eine ganze Reihe von Hypothesen zur Erklärung dieser Asymmetrie“, schreiben Ryan Park vom Jet Propulsion Laboratory und seine Kollegen. „Doch ihr Ursprung wird nach wie vor kontrovers diskutiert.“ So könnte die Ursache in der inneren Struktur des Mondes zu finden sein. „Bislang wurden jedoch noch keine Beobachtungen gemacht, die solche Variationen eindeutig belegen.“
Deshalb haben sich Park und sein Team die 2012 von „Grail“ gelieferten Daten noch einmal vorgenommen. Dabei haben die Forschenden nicht nur die räumlichen, sondern auch die zeitlichen Veränderungen im Schwerefeld des Mondes untersucht. Denn so, wie der Mond auf der Erde Gezeiten hervorruft, sorgt die Schwerkraft der Erde auch auf dem Mond für Gezeiten. Zwar gibt es dort aus Mangel an Wasser nicht Ebbe und Flut. Doch die Gezeitenkraft deformiert den Mond geringfügig.
Die Gezeiten verändern das Mantelgestein auf der Vorderseite des Mondes
Aufgrund der elliptischen Umlaufbahn ändert sich diese Verformung im Laufe eines Mondumlaufs – und diese Unterschiede hängen vom inneren Aufbau des Erdtrabanten ab – insbesondere davon, wie zäh das Gesteinsmaterial im Mantel ist. Wie die Analyse der alten „Grail“-Daten durch Park und sein Team zeigt, deformieren die Gezeiten das Mantelgestein auf der Vorderseite um etwa zwei bis drei Prozent stärker als auf der Rückseite des Mondes. Und dieser Unterschied, so die Forschenden, lasse sich durch einen Temperaturunterschied von 100 bis 200 Grad erklären: Das heißere Gestein ist weniger zäh, also flüssiger als das kühlere.
Die heißere Zone befindet sich vermutlich in einer Tiefe von 800 bis 1.200 Kilometern, wo die Temperatur im Bereich von 1.700 Grad Celsius liegt. Vermutlich sei es der Zerfall radioaktiver Elemente wie Thorium, der für die zusätzliche Aufheizung sorgt, so die Forschenden.
Möglicherweise waren diese Elemente bereits bei der Entstehung des Erdtrabanten – ausgelöst nach heutigen Erkenntnissen durch den Zusammen-stoß der Erde mit einem marsgroßen Himmelskörper – ungleichmäßig im Inneren verteilt. Die zusätzliche radioaktive Wärmequelle sorgte dann für die Bildung einer dünneren Kruste und den stärkeren Vulkanismus auf der einen Hemisphäre des Mondes. (Rainer Kayser, dpa)
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