Mond - Geologie 

Die Mondkruste

Bild vergrößernEisen-Verteilung
©ARC/NASA
»Lunar Prospector
Die Mondkruste ist durchschnittlich 60-70 Kilometer dick. Sie ist damit etwa dreimal mächtiger als die Kruste der Erde. Auf der gesamten Mondrückseite, auf der es fast nur Hochländer gibt, ist die Kruste mit etwa 100 km sehr viel dicker als auf der Mondvorderseite mit den großflächigen Maren.

Bild vergrößernRelative Häufigkeiten der Elemente
©ARC/NASA
»Lunar Prospector

Insbesondere auf der uns zugewandten Mondvorderseite kann man 2 verschiedene "Landschaftstypen" unterscheiden, die aus unterschiedlichen Zeiten der Entwicklungsgeschichte des Mondes stammen. Zum einen die kraterübersäten Hochländer (terrae), zum anderen die dunkeln und mehr glatten Mare. Das Mare-Gestein ähnelt Basalt, einem dunklen, fast schwarzen und sehr feinkörnigem Material. Wie auf der Erde deutet das auf ehemalige Lavaströme aus dem Innern hin. Während das Hochlandgestein vergleichsweise viel Kalzium und Aluminium enthält, ist das der Mare reicher an Magnesium, Eisen und Titan. Bis auf wenige Stellen an den beiden Polen gibt keinerlei Anzeichen dafür, dass es jemals Wasser auf dem Mond gegeben hat.

Bild vergrößernWestliche Hemisphäre des Mondes
©NASA/JPL
»Galileo

Die Kruste des Mondes ist reich an dem Mineral Plagioklas, das auch in den Gesteinen der Erdkruste häufig vorkommt. Die mittlere Dicke der Mondkruste beträgt 60-70 Kilometer. Sie ist damit etwa dreimal mächtiger als die durchschnittliche Kruste der Erde. Auf der Mondrückseite ist die Kruste deutlich dicker (etwa 100 km) als auf der uns zugewandten Seite. Während es auf der Vorderseite die mit basaltischem Gestein gefüllten Mare gibt, besteht die Rückseite fast ausschließlich aus Hochländern. Bezogen auf den mittleren Radius von 1.738 km liegen die Hochländer im Durchschnitt 3 km über den Maren. Dadurch liegt fast die gesamte Oberfläche der Mondrückseite über dem mittleren Mondniveau, während die Mondvorderseite darunter liegt.

Bild vergrößern"Mascon" in der Region des Mare Humboltianum
©NASA/ARC
»Lunar Prospector

Die Dichte des Krustengesteins ist nicht überall gleich. An bestimmten Stellen kommt es zu sogenannten Massekonzentrationen ("Mascons"), die sich durch Anomalien des Schwerkraftfeldes bemerkbar machen. Diese Mascons liegen in der Regel im Bereich großer Einschlagkrater und –becken. Das erschloss man schon früh aus den Bahndaten der Lunar Orbiter und Apollo-Missionen. Neuere Messungen des Schwerkraftfeldes wurden mit der Clementine-Mission und insbesondere mit der Lunar Prospector-Mission durchgeführt, bei der 7 bislang unbekannte Mascons entdeckt wurden.

Das Gestein der oberen 20 km der Mondkruste ist durch Meteoriten- und Asteroideneinschläge stark zerbrochen. Das haben die Seismometer-Messungen der Apollo-Missionen ergeben, denn die Ausbreitung von seismischen Wellen wird in zerrüttetem Material deutlich abgedämpft.

Die an der Mondoberfläche gemessene Magnetfeldstärke ist von Ort zu Ort sehr verschieden. Offenbar wird das Magnetfeld von räumlich begrenzten Vorkommen von magnetisiertem Material in der Mondkruste verursacht. Im Unterschied zur Erde, wo Eisenoxidminerale die wesentlichen Träger des Magnetismus sind, ist im lunaren Gestein metallisches Eisen das wichtigste magnetische Mineral. Insgesamt ist das Magnetfeld de Mondes allerdings recht schwach. Die höchsten bei den Apollo-Missionen an der Mondoberfläche gemessenen Feldstärken beliefen sich auf etwa 300 nT (Nanotesla), was nur etwa 1% des Erdmagnetfeldes am Äquator entspricht.

Bild vergrößernElektronen-Reflektometer Daten
©NASA/ARC
»Lunar Prospector

Bei neueren Messungen der Lunar Prospector-Mission wurden allerdings örtliche Felder von weit höherer Feldstärke entdeckt. In zwei Gebieten ist die Feldstärke derart, dass sich örtlich begrenzte Magnetosphären – also Schutzschilde gegen den Sonnenwind - bilden. Deren Durchmesser beträgt etwa 100 km. Noch überraschender ist die Beobachtung, dass diese Mondmagnetfelder direkt auf der gegenüberliegenden Mondseite von großen Einschlagbecken liegen. Damit wird die Theorie unterstützt, dass die heutige spezielle Verteilung der Mondmagnetfelder etwas mit der Entwicklung der großen Einschlagkrater zu tun hat.

Bild vergrößernSchwerefeld des Mondes
©NASA/JPL
»Lunar Prospector

Danach wird vermutet, dass durch gigantische Einschläge von Asteroiden eine Wolke elektrisch geladener Teilchen um den Mond herumschoss und dabei das vorhandene Magnetfeld auf der Rückseite zusammendrückte und enorm verstärkte. Die Mondkruste blieb dann an dieser Stelle magnetisiert, selbst als der damals noch geschmolzene Mondkern sich später verfestigte und das globale schwache Magnetfeld verschwand. Alternativ dazu gibt es die Vorstellung, dass der Mondmagnetismus als „Fossil“ eines ehemaligen globalen Feldes erhalten geblieben ist, das eventuell einmal ebenso stark war wie das heutige Erdmagnetfeld.

Bild vergrößernThorium-Verteilung
©ARC/NASA
»Lunar Prospector

Der mit dem Wärmefluss-Experiment der Missionen Apollo 15 und Apollo 17 gemessene Wert betrug an beiden Landeplätzen etwa 0,03 Watt pro Quadratmeter. Dieser Wärmestrom ist höchstwahrscheinlich auf den radioaktiven Zerfall von Uran, Kalium und Thorium im Innern des Mondes zurückzuführen.

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» Der Mondmantel




 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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22.02.2015

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Autor dieses Artikels:  Prof. Dr. Bruno Deiss

In Zusammenarbeit mit dem Physikalischen Verein, Frankfurt a.M.
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