Das Geheimnis im Inneren des Mondes: Jahrzehntelange Debatte gelöst

Die faszinierende Innenwelt des Mondes: Ein Rätsel gelöst

Seit Jahrhunderten fasziniert der innere Aufbau des Mondes Wissenschaftler und Himmelsbeobachter gleichermaßen. Während alte Mythen den Mond als Käse beschrieben, blieb die wahre Zusammensetzung des Kerns unseres natürlichen Erdtrabanten eines der beharrlichsten Rätsel der Weltraumforschung. Nun hat eine bahnbrechende Studie, veröffentlicht im Mai 2023, eindeutig belegt: Der Mond besitzt einen festen inneren Kern mit einer Dichte, die der von Eisen sehr nahekommt. Diese Entdeckung wirft ein neues Licht auf die Entwicklung des Mondes und die frühe Geschichte unseres Sonnensystems.

Erforschung des Mondinneren: Von Apollo bis zu modernen Modellen

Um die Strukturen unter der Mondoberfläche zu verstehen, reichen Teleskop-Beobachtungen allein nicht aus. Planetenforscher nutzen seismische Daten – also Aufzeichnungen darüber, wie Erschütterungen verschiedene Schichten durchlaufen –, um das verborgene Innere von Planeten und Monden zu erkunden. In den 1960er und 70er Jahren installierten die Apollo-Missionen Seismometer auf dem Mond. Diese lieferten erste wertvolle Erkenntnisse über Mondebeben und den Schichtenaufbau, boten jedoch noch keine ausreichende Auflösung, um mit Sicherheit festzustellen, ob der Mondkern fest oder flüssig ist.

Bereits zuvor war bekannt, dass der Mond wie die Erde über einen flüssigen äußeren Kern verfügt. Doch über den Zustand des innersten Kerns herrschte jahrzehntelang Unsicherheit. Verschiedene wissenschaftliche Modelle – manche mit vollständig flüssigem, andere mit festem Innenkern – passten gleichermaßen zu den lückenhaften seismischen Daten.

Durchbruch durch neue Methoden: Präzisere Einblicke in das Mondinnere

Um dieses langjährige Rätsel zu lösen, setzte ein multidisziplinäres Forschungsteam um den Astronomen Arthur Briaud vom französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung ein ganzes Spektrum an Methoden ein. Die Experten kombinierten gravitative und seismische Daten aus Weltraummissionen, Laser-Entfernungs-Messungen und Beobachtungen der Mondbewegung. Durch Modellierungen, wie sich der Mond unter dem Einfluss der Erdgravitation verformt, seinen Abstand zur Erde verändert und seine Masse verteilt, entstand ein besonders detailliertes Bild des Mondinneren.

Simulationsrechnungen zu unterschiedlichen Zusammensetzungen des Kerns belegen deutlich einen aktiven „Umwälzungsprozess“ tief im lunaren Mantel. Bei diesem Prozess sinken dichtere Materialien zum Zentrum des Mondes ab, während leichtere aufsteigen – ein Szenario, das seit Langem zur Erklärung der Elementverteilung in Mondvulkaniten herangezogen wurde. Die neuen Erkenntnisse bekräftigen diese Theorie und liefern entscheidende Hinweise darauf, wie sich das Mondinnere über Milliarden Jahre entwickelte.

Ein Mond mit erdähnlichen Eigenschaften: Größe und Dichte des Kerns

Das wohl eindrucksvollste Resultat der Briaud-Studie ist die erstaunliche Ähnlichkeit zwischen Mond und Erde hinsichtlich ihres inneren Aufbaus. Das beste Modell beschreibt einen flüssigen Außenkern von etwa 362 Kilometern Radius, der einen festen Kern mit rund 258 Kilometern Durchmesser umschließt – das entspricht etwa 15 % des gesamten Monddurchmessers.

Die durchschnittliche Dichte des inneren Kerns wurde mit ungefähr 7.822 Kilogramm pro Kubikmeter bestimmt – nahezu identisch mit der Dichte von Eisen. Diese Ergebnisse decken sich direkt mit früheren NASA-Forschungen aus dem Jahr 2011, bei denen modernste seismische Analysetechniken ähnliche Werte für Größe und Dichte fanden.

Briaud und sein Team betonen, dass ihre Studie nicht nur frühere Vermutungen zum festen Eisenkern bestätigt, sondern die strukturelle Ähnlichkeit von Erde und Mond unterstreicht. Dies ist besonders bedeutsam für das Verständnis, wie und warum der Mond im Laufe der Zeit sein Magnetfeld verloren hat.

Bedeutung für lunare Magnetfelder und die frühe Entwicklung des Sonnensystems

Analysen alter Mondgesteine belegen, dass der Mond einst über ein starkes Magnetfeld verfügte. Dieses Magnetfeld entstand durch Konvektionsströme und Bewegungen in seinem metallischen Kern. Vor etwa 3,2 Milliarden Jahren begann es jedoch abzunehmen, doch die genauen Mechanismen dieses Verschwindens blieben lange umstritten.

Mit den neuen, eindeutigen Belegen für einen aus flüssigen und festen Komponenten bestehenden Mondkern, ähnlich dem der Erde, können Wissenschaftler genauer rekonstruieren, wie das Mondmagnetfeld entstand und verschwand. Dieses Wissen liefert nicht nur wichtige Erkenntnisse für die Lunargeologie, sondern auch neue Hinweise auf die frühen Entwicklungsphasen anderer Gesteinsplaneten im Sonnensystem.

Ausblick: Die Zukunft der Mondforschung

Da das internationale Interesse am Mond stetig steigt und neue Mondmissionen vorbereitet werden, kommen diese Erkenntnisse zu einem entscheidenden Zeitpunkt. Zukünftige seismische Messgeräte, die von bemannten und unbemannten Missionen installiert werden, dürften unsere Kenntnisse über das Tiefe des Mondes weiter verfeinern. Solche Fortschritte werden die Mondforschung vorantreiben und könnten weitere Geheimnisse über planetare Differenzierung, Magnetfelder und die Entwicklungsgeschichte des Sonnensystems lüften.

Fazit

Die Bestätigung eines festen, eisenreichen inneren Mondkerns stellt einen Meilenstein für die Planetenwissenschaften dar. Diese Antwort auf eine grundlegende Frage des Mondaufbaus entschlüsselt nicht nur ein zentrales Kapitel der Mondgeschichte, sondern erweitert auch unser Verständnis über die Entstehung und Entwicklung von Planeten im Sonnensystem. Während die Menschheit zur Rückkehr auf den Mond ansetzt, wird dieser wissenschaftliche Durchbruch eine neue Ära der Mondforschung und -entdeckung prägen.