Mondgestein: Der Mond hatte wohl doch kein Magnetfeld

Eine neue Analyse von Mondgestein lässt Zweifel an einem ehemals aktiven »Mond-Dynamo« aufkommen. Demnach hatte der Mond in seiner Vergangenheit wohl nie ein lunares Magnetfeld.

von Franziska Konitzer

Der Mond aus dem Erdorbit — © NASA Johnson Space Center / View of moon taken by the Expedition 10 crew (Ausschnitt)

Es ist schon eine Weile her, rund 4,5 Milliarden Jahre nämlich, da rumpelte wohl ein Protoplanet in die noch sehr junge Erde. Diese Kollision führte dazu, dass die Erde einen für einen Planeten ihrer Größe extrem großen Trabanten bekam: unseren Mond. Seitdem sind die aufregenden Zeiten für unseren Mond größtenteils vorbei. Und nun haben Forschende im Fachmagazin »Science Advances« eine Analyse vorgestellt, der zufolge unser Mond in den Milliarden Jahren nach seiner Entstehung wohl nie über ein langlebiges, den Himmelskörper umspannendes Magnetfeld verfügt hat.

Die Erde besitzt ein derartiges Magnetfeld. Es wird in ihrem Inneren durch einen Dynamo angetrieben: Der flüssige, leitende Kern aus Nickel und Eisen sorgt für ein Magnetfeld, das den ganzen Planeten umgibt. Beim Mond allerdings liegen die Dinge ein wenig anders, da er sehr viel kleiner ist als die Erde. Nach einer sehr aktiven jungen Phase erstarrte sein zunächst ebenfalls flüssiger Kern innerhalb kurzer Zeit. Zu diesem Zeitpunkt hätte auch sein lunares Magnetfeld zusammenbrechen und verschwinden sollen. Es ist klar – und leicht nachweisbar –, dass der Mond heutzutage über kein der Erde vergleichbares Magnetfeld verfügt. Auch deshalb kann man den Mond getrost als »Museumswelt« bezeichnen, da er geologisch gesehen ein toter Himmelskörper ist.

Diese Version der lunaren Geschichte wurde wenig angezweifelt, bis ein paar Milliarden Jahre nach seiner Entstehung die Astronauten des Apollo-Programms der NASA Mondgestein vor Ort einsammelten und zur Erde brachten: Rund 400 Kilogramm kamen so zusammen. Bis heute gibt dieses Mondgestein wertvolle Hinweise zur Entstehung und Entwicklung des Erdtrabanten. Erst vor einigen Monaten brachte die chinesische Raumsonde Chang’e 5 eine nennenswerte Menge an Nachschub zur Erde. Was das Mondgestein bis heute liefert, ist ein lunares Rätsel: Denn einige der Gesteinsbrocken und -bröckchen schienen darauf hinzudeuten, dass sie von einem Magnetfeld magnetisiert wurden, das von der Größenordnung her dem Erdmagnetfeld ähnelt – und das Milliarden Jahre, nachdem der Mond entstanden war.

Indizien für und gegen ein langlebiges Magnetfeld des Mondes

Gab es also doch Milliarden Jahre lang ein Mondmagnetfeld, angetrieben von einem Mond-Dynamo, der wie auch immer beschaffen sein sollte? Wie die Forscherinnen und Forscher um John Tarduno von der University of Rochester nun in ihrer Studie schreiben, basiert die Idee, dass der Mond in einem Zeitraum von vor 4,2 Milliarden Jahren bis vor 1,5 Milliarden Jahren über ein langlebiges Magnetfeld verfügt hat, vor allem auf zwei Annahmen: Einerseits würde ausgeschlossen, dass die Hinweise auf ein ehemals starkes Magnetfeld in Mondgesteinen auch durch andere Prozesse zu Stande gekommen sein könnten.

Ein Stück gläsernes Mondgestein | In Proben wie diesen suchte das Team nach Anzeichen für ein langlebiges Mondmagnetfeld. Der Maßstab ist ein Millimeter lang.

Andererseits gibt es beim Apollo-Mondgestein ebenso Exemplare, die keine Magnetisierung aufweisen – was angesichts eines den ganzen Mond umspannenden Magnetfeldes ein wenig seltsam anmuten könnte. Dies würde derzeit dadurch erklärt, dass die Proben an sich nicht dazu geeignet sind, da sie sich per se nicht magnetisieren ließen.

Kein Magnetfeld: Einschlag statt Mond-Dynamo

In ihrer neuen Studie nahmen sich Tarduno und sein Team ebenfalls Proben aus den Apollo-Missionen vor. Ein Stückchen Basalt, das wahrscheinlich aus dem South-Ray-Krater stammt, lieferte den Forschenden Hinweise auf ein Magnetfeld, das von der Größenordnung her mit dem Erdmagnetfeld vergleichbar sein sollte. Doch dieses Stückchen Basalt entstand höchstwahrscheinlich erst vor rund zwei Millionen, nicht Milliarden Jahren – als der Krater selbst auf Grund eines Einschlagereignisses entstand, und zu einem Zeitpunkt, zu dem auch ein langlebiges Mondmagnetfeld längst verschwunden sein sollte. Daraus schließen die Forschenden: Die Gesteinsprobe ist im Zuge dieses Einschlags magnetisiert worden. Genauso könnte es sich mit den Proben verhalten haben, die einige Milliarden Jahre älter sind.

Darüber hinaus analysierte das Team weitere Gesteinsproben, die mehrere Milliarden Jahre alt waren, aber keinerlei Hinweise auf frühere Magnetfelder lieferten. Tarduno und seine Kolleginnen und Kollegen konnten zeigen, dass die Gesteinsproben mit einem Alter von 3,9 bis 3,2 Milliarden Jahren sehr wohl von einem damals vorhandenen Mondmagnetfeld magnetisiert worden sein könnten. Dass das nicht geschah, werten die Forschenden als Hinweis darauf, dass es überhaupt kein derartiges langlebiges lunares Magnetfeld gab.

Die recht banal klingende Erklärung für die bisherigen Indizien lautet somit: Einschlag statt Mond-Dynamo. Das mag vielleicht all jene enttäuschen, die des Rätsels Lösung etwas komplexer bevorzugen. Allerdings, so schreiben die Forschenden, würde es auch bedeuten, dass der Mond eben nicht über Milliarden Jahre lang von einem schützenden Magnetfeld umgeben wurde. So sollten sich flüchtige Stoffe wie Helium-3 oder Wasser, transportiert durch die Sonnenwinde oder die Magnetosphäre der Erde, auf und unter seiner Oberfläche in Ruhe angesammelt haben können. Und das wiederum dürfte das Interesse all derer wecken, die den Mond und seine potenziellen Ressourcen unter dem Aspekt künftiger Mondmissionen beäugen.