- Astronomie im Berchtesgadener Land -

Monatsthema Februar 2004: "Die Anatomie des Mondes"

Der Mond ist unser nächster Nachbar im Weltall, er kann auch als natürlicher Satellit betrachtet werden. Sein Abstand zur Erde beträgt im Mittel 384.405 km. Trotz dieser riesigen Entfernung sind wir in der Lage, schon mit bloßem Auge etwas von der Oberfläche des Erdtrabenten zu sehen. Manche Leute können auf der Oberfläche ein Gesicht erkennen, mit Hilfsmitteln wie einem Fernglas oder Teleskop kann man schnell Einzelheiten ausmachen. Man findet zahlreiche Erhebungen, die Gebirgszügen gleichen. Die höchste Erhebung mit 11.350 m übertrifft die höchsten Berge unserer Erde. Benannt wurden die Mondgebirge mit Namen wie Pyrenäen, Karpaten, Alpen usw. Neben den Gebirgen sieht man auch viele dunkle Bereiche, die als Meere oder Ozeane bezeichnet werden.

Wenn man den Mond über längere Zeit beobachtet, wird man feststellen, dass man vom Mond immer die gleiche Seite sieht. Wie ist das möglich? Der Mond hat eine Eigenrotation und umkreist die Erde. Die Rotationsperiode ist gleich der Umlaufperiode, so bleibt immer die gleiche Seite sichtbar. Man spricht hier von einer gebundenen Rotation. Ein Mondumlauf dauert 27 Tage, 7 Stunden und 43 Minuten.

Astronauten auf dem Mond (Quelle: NASA)
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So blieb es lange Zeit ein Rätsel, wie die Rückseite des Mondes aussieht, erst der Beginn der Raumfahrt brachte die Lösung. 1959 umkreiste die erste Sonde der Sowjetunion den Mond, 1966 gelang die erste Landung mit einem ferngesteuerten Auto und am 21. Juli 1969 betraten die ersten Menschen den Mond. Seit 1972 hat kein Mensch mehr den Mond betreten, jedoch fliegen immer noch unbemannte Satelliten für Forschungszwecke dorthin.

Das Mondvolumen beträgt 1/50 der Erde, die Mondmasse aber nur 1/81, das heißt die Monddichte beläuft sich nur auf ca. 60 % der Erddichte, was durch einen kleineren Nickel-Eisen-Kern zu erklären ist. Es fehlt auch ein globales Magnetfeld.

Lange Zeit dachte man, das Mondinnere sei völlig kalt, durch Bohrungen konnte aber nachgewiesen werden, dass die Temperatur zum Kern hin immer höher wird. Bereits nach 2 m steigt die Temperatur um 1 °C, in 500 km Tiefe hat es 600 °C und im Zentrum 1.000 °C, der Erdmittelpunkt hat zum Vergleich über 5.000 °C.

Auf dem Mond herrschen Temperaturen zwischen - 190 °C und + 137 °C.

Aufschluss über das Innere des Mondes bekommt man durch die Aufzeichnung von Bebenwellen. So wurde von den Apollo-Astronauten ein Netz von seismischen Stationen errichtet, die pro Jahr mehr als 3.000 "Mondbeben" aufzeichnen. Keines der bisher aufgezeichneten Beben erreichte eine Stärke auf der bekannten Richterskala über 2 (Definition: sehr schwach, nur unter günstigen Verhältnissen fühlbar). Zur Erforschung des Mondinneren genügen diese leichten Beben aber. Unterscheiden muß man zwischen echten Beben und Beben, die durch Meteoriteneinschläge verursacht werden. Durch die Auswertungen stellte man fest, dass ca. 20 km unter der Oberfläche eine Grenzschicht liegt, ab der die Dichte des Mondmaterials höher wird. Die obere Mondkruste, die bis zu dieser Grenzschicht reicht, ist aus Basaltgestein, das durch Meteoritenbombardements ziemlich zertrümmert ist. Die Einschlagkrater sind schon mit einfachen optischen Hilfsmitteln zu sehen.

Die nächste Schicht, die eigentliche Mondkruste, reicht bis zu einer Tiefe von 60 km und besteht aus Gabbro, das ist ein basisches Gestein mit weniger als 52% Siliziumoxid. Unter der Mondkruste liegt der Mondmantel, der den eigentlichen Mondkern umschließt. Der Mondmantel wird in zwei Zonen unterteilt, die obere ist die Lithosphäre (aus dem griechischen übersetzt: Gesteinszone) und tiefer die Asthenosphäre (griech.: Zone geringer Festigkeit). Die feste Lithosphäre geht bis zu einer Tiefe von 1.000 km, darunter ist die plastisch deformierbare Asthenosphäre, die bis zum Mondkern reicht.

Der Mondkern hat einen Durchmesser von 1.200 km und besteht vermutlich aus flüssigem Eisensulfid. Durch das Fehlen eines globalen Magnetfeldes hatte man lange Zeit Zweifel, ob es überhaupt einen warmen Eisenkern gibt, doch genauere Untersuchungen habe dies bestätigt. Es wird angenommen, dass der Erdtrabant vor ca. 3 Millionen Jahren ein Magnetfeld besessen hat, denn damals war die Temperatur im Kern erheblich höher und seine Rotationsgeschwindigkeit um einiges schneller. Gebremst wurde die Rotationsgeschwindigkeit durch die Gezeitenreibung. Die Gezeitenreibung kann man sich so vorstellen: Ein Himmelskörper dreht sich mit einer Geschwindigkeit um sich selbst und durch äußere Einflüsse, wie z.B. ein Magnetfeld oder Anziehungskräfte von anderen Himmelsobjekten, bewegen sich flüssige Bestandteile entgegen der Rotationsrichtung. Dies führt zu einer Reibung und somit zu Energieverlusten. So wurde der Mond, als er sich noch in flüssigem Zustand befand, von der Erde gebremst. Der Mond beeinflusst genauso die Rotationsgeschwindigkeit der Erde, durch die entstehenden Gezeitenberge der Ozeane wird diese verlangsamt. Dazu kommt, dass sich der Mond immer weiter von der Erde entfernt (zur Zeit 3 cm pro Jahr), was ebenfalls die Erdrotation bremst.

Die Verlangsamung der Mondrotation führte dazu, dass sich das Schwerezentrum vom geologischen Zentrum um 2 km Richtung Erde entfernt hat, und dieser Vorgang hat die Rotationsgeschwindigkeit des Mondes stabilisiert.

Für die nächste Zeit sind noch einige Mondmissionen geplant, eine der wichtigsten Fragen soll beantwortet werden: Gibt es Eis bzw. Wasser auf dem Mond? Auf der Oberfläche konnte bisher noch nichts gefunden werden, allerdings vermutet man knapp unterhalb der Mondoberfläche bestehende Eislager, besonders in der Nähe der Polgebiete gibt es Hinweise auf Eisvorkommen.

Florian Kronawitter

Zum Sternenhimmel Februar 2004

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