Mond

Der Mond ist der natürliche Satellit der Erde und gleichzeitig der Himmelskörper, der uns von allen am nächsten liegt. Er ist nicht nur für Astronomen von großer Bedeutung, sondern übte seit jeher auf viele Menschen eine besondere Faszination aus.

Unser Begleiter am Himmel ist wissenschaftlich gesehen ein felsiger Körper mit einem Durchmesser von 3.476 km, also einem Viertel des Erddurchmessers. Er ist unserem Planeten so nah, dass man schon mit einem Fernglas Details der Mondoberfläche erkennen kann. Auf Grund der unterschiedlichen Beleuchtung durch die Sonne zeigt uns der Mond während seiner Wanderung um die Erde Nacht für Nacht in leicht veränderter Größe – ein Phänomen, das als Mondphasen bezeichnet wird.

Zur Frage, wie sich die Oberflächenstrukturen auf dem Mond gebildet haben könnte, bildeten sich in der Vergangenheit  zwei unterschiedliche Theorien heraus: Während die erste davon ausging, dass Die Ursache in vulkanischer Aktivität liege, wurde in der zweiten Hypothese die Ansicht vertreten, dass Meere und Krater durch Einschläge von Meteoriten und Planetoiden verursacht worden seien. Drei Jahrhunderte lang dauerte dieser Disput an, bis durch den Einsatz von Sonden und durch bemannte Missionen ans Licht kam, dass zumindest für den Großteil der Strukturen die zweite Theorie Gültigkeit hat. 1651 veröffentlichte der italienische Astronom Giovanni Riccioli eine detaillierte Mondkarte, in der er die meisten Strukturen der uns zugewandten Mondseite mit Namen versah. Diese Kartierung fand große Beachtung und ist heute noch in Verwendung. Zu den Monderscheinungen, die diesem Astronomen ihren Namen verdanken, zählen u.a. das Heitere Meer, das Ruhige Meer, der Stürmische Ozean sowie die Krater Kopernikus und Tycho. Galileo Galilei wurde auf Grund der Ablehnung seiner Lehren durch die Kirche nur mit einem kleinen Krater von 15 km Durchmesser bedacht. Als man später auch die erdabgewandte Seite des Mondes zu erfassen begann, wurden immer mehr Persönlichkeiten aus allen möglichen Bereichen auf der Mondkarte verewigt.

Die Mondoberfläche: 

Die Oberfläche unseres Begleitgers gleicht einer Wüstenlandschaft auf der Erde und ist durch lockeres, staubiges Material, den so genannten Regolith, geprägt. In diesen Mondstaub sind Gesteinsbrocken verschiedener Größe eingebettet. Die Mondoberfläche ist durch Unebenheiten gekennzeichnet und von Kratern verschiedenster Größe übersät, die oft nur wenige Zentimeter messen. Die Hügel und Berge des Mondes ragen in einen schwarzen Himmel, an dem auch tagsüber Sterne stehen – ein Phänomen, das durch das Fehlen einer Atmosphäre bedingt ist. Über dem Mond sind deshalb am Tag Sonne und Sterne gleichermaßen am Himmel zu sehen.

Es sind vor allem zwei großräumige Strukturen, die die Oberfläche des Mondes prägen – die Meere, die mit dem lateinischen Wort Mare (Mehrzahl Maria) bezeichnet werden, und die Terrae. Bei den Meeren handelt es sich um Gebiete, die unterhalb des mittleren Mondniveaus liegen. Die meisten dieser Beckenlandschaften liegen auf der Mondseite, die der Erde zugewandt ist. In diesen Gebieten sind nur wenige Krater zu finden, sodass die Oberfläche hier vergleichsweise eben ist. Außerdem sind die Meere dunkler als die umgebenen Regionen. Im Vergleich zu den anderen Mondstrukturen sind die Meere eher spät entstanden, und zwar vor etwa 3,8 bis 3,3 Mrd. Jahren. Als Ursache ihrer Entstehung wird heute vulkanische Aktivität, d.h. riesige Lavaströme, vermutet.

 

Mare Imbrium Aufnahme Apollo 17

Bei den Terrae (Einzahl: Terra) handelt es sich um Regionen, die auf oder über dem mittleren Mondniveau liegen. Sie sind heller als die Meere und zeichnen sich durch eine Vielzahl von Kratern in unterschiedlichster Größe aus, die einander teilweise auch überlagern. Durch die Untersuchung der einzelnen Schichten der Oberfläche (Stratigraphie) gewinnt man wertvolle Einblicke in die geologische Vergangenheit des Mondes. Neben den vergleichsweise jüngeren Kratern, die von hellen Strahlen aus ausgeworfenem Material umgeben sind, findet man etwa auch ältere Krater, die von Lava aus dem Inneren ausgefüllt wurden, und schließlich auch Strukturen, die bereits während der Entstehung des Mondes gebildet wurden.

Die Mondoberfläche weist auch Gebirgsketten auf, die bis zu 6.000 m hoch werden. Die Berge sind nicht gleichmäßig verteilt, sondern treten rund um die Meere auf. Die allerhöchsten Erhebungen findet man jedoch in einer höher gelegenen Region am Südpol.

Mondkrater Theophilus

Wie bereits erwähnt, sind die Krater und Meeresbecken größtenteils durch Meteoriteneinschlag entstanden. Der Einschlag von größeren Meteoriten muss so heftig gewesen sein, dass dadurch aus dem Inneren Lava hochstieg und den Krater auffüllte oder überflutete. Rund um manche jüngeren Krater sind noch die Strahlen zusehen, die infolge des Aufpralls durch ausgeworfenes Material gebildet wurden. Da der Mond über keine Atmosphäre verfügt und es auch keine nennenswerte geologische Aktivität gibt, bleiben die unzähligen Krater der Mondoberfläche auch über lange Zeiträume hinweg erhalten.

Vulkanische Aktivität und Erdbeben: 

Bei den Gesteinsproben, die von den Astronauten in der Nähe der Meere gesammelt wurden, handelt es sich großteils um Basalt – ein Gestein, das auch in den vulkanischen Becken auf der Erde anzutreffen ist. Man geht deshalb davon aus, dass der Basalt auf dem Mond ebenfalls vulkanischen Ursprungs ist. Eine neue Theorie besagt, dass es auf dem Mond von Beginn an eine gewisse vulkanische Aktivität gab. Während man früher der Ansicht war, dass nur während der ersten 1,5 Mrd. Jahren der Geschichte des Mondes ein Vulkanismus auftrat, gibt es heute Hinweise darauf, dass auch vor 900 Mio Jahren noch derartige Phänomene stattgefunden haben müssen.

Im Zuge der Apollo-Missionen haben die Astronauten an verschiedenen Plätzen des Mondes Seismografen installiert, mit deren Hilfe man in den folgenden Jahren wichtige Aufschlüsse über seismische Bewegungen im Mondinneren gewann. Dabei stellte sich heraus, das auf dem Mond verschiedene Arten von Beben vorkommen, die entweder auf äußere oder innere Ursachen zurückzuführen sind. Beim den Beben, die durch innere Ursachen hervorgerufen werden, unterscheidet man zwei Typen, die Oberflächen- und die Tiefherdbeben. Die Oberflächenbeben entstehen in einer Tiefe zwischen 50 und 300 km innerhalb des Mondmantels. Die dabei frei werdende Energie ist Millionen Mal geringer als bei entsprechenden Beben auf der Erde Diese seismischen Bewegungen dürften durch abwechselnde Ausdehnung und Kontraktion des Mondes verursacht worden sein, wie sie durch radioaktive Erwärmung eines Teils des Kerns bzw. die Abkühlung der äußeren Schichten bewirkt werden kann. Die in größeren Tiefen entstehenden Beben haben ihren Herd in rund 1000 km Tiefe. Sie treten viel häufiger auf als die Oberflächenbeben, setzen aber bedeutend weniger Energie frei. Einer vielbeachteten Theorie zufolge besteht ein enger Zusammenhang zwischen den Tiefherdbeben und den Gezeitenkräften der Erde. Dafür spricht auch der zyklische Rhythmus ihres Auftretens und dessen Beziehung zum Mondumlauf um die Erde.

Das Innere des Mondes:

 Der innere Aufbau des Mondes gleicht zwar jenem der Erde – die Proportionen der einzelnen Bestandteile sind jedoch unterschiedlich. Der Eisenkern ist sehr klein und misst nur ca. 700 km. Der darüber liegende Mantel nimmt einen Großteil des Mondvolumens ein, während die Kruste von unterschiedlicher Stärke ist; ist ist auf der erdabgewandten Seite an die 100 km dick, erreicht aber auf der der Erde zugewandten Seite nur ca. 60 km. Dies erklärt auch die unterschiedliche Struktur der beiden Mondhälften: während die erdabgewandten Seite von Kratern bedeckt ist und nur wenige Meere aufweist, sind die Maria auf der uns zugewandten Seite in großer Zahl zu finden. Dies erklärt sich aus der unterschiedlichen Krustenstärke, da die Lava in Bereichen mit dünnerer Kruste leichter aus dem Mantel aufsteigen konnte, um die Meere zu bilden.

Die Entstehung des Mondes:

 

Verglichen mit den Maßen der Erde ist unser Mond außerordentlich groß – sein Durchmesser misst 27% des Erddurchmessers. Bei keinem anderen Planeten gibt es ein ähnlich großes Verhältnis. Erde und Mond zusammen werden daher manchmal auch als Doppelplanet genannt.

Bis zur Hälfte des 20. Jahrhunderts meinten einige Wissenschaftler, der Mond sei ein Abkömmling der Erde, im Pazifik sei er entstanden. Es wurde auch spekuliert, dass der Mond vielleicht einem anderen Sonnensystem entstamme und später von der Schwerkraft der Erde eingefangen wurde. Heute nimmt man an, das der Mond zu Beginn der Entstehung des Sonnensystems geboren wurde, als die gerade entstandene Erde mit einem kleineren Protoplaneten von der Größe des Mars zusammenstieß. Das von den Apollo-Astronauten mitgebrachte Mondgestein wurde gründlich untersucht. In gewisser Weise ähnelt es dem Erdgestein. Es enthält verschiedene Sauerstoffisotope in genau denselben prozentualen Verhältnissen. Doch dann wieder zeigt es wenig Ähnlichkeit ( z.B. Gehalt von Eisenoxiden) mit irdischem Gestein. Mit der Theorie vom Zusammenstoß wäre dies gut zu erklären. Der soll demnach ein Konglomerat aus Brocken des Eindringlings, vermischt mit Material aus dem Erdmantel sein.

Computersimulationen zeigen, dass selbst eine streifende Berührung in den Entstehungstagen des Sonnensystems schon genügend Energie freigesetzt hätte, um den Erdmantel stark zu zerbröseln. Der kleinere Protoplanet wäre dabei vollständig pulverisiert worden. Die Brocken kreisen nach einem solchen Zusammenstoß um die Erde und klumpen sich nach kurzer Zeit zum Mond zusammen Die kolossalen Einschlagbecken auf dem Mond – die heutigen Mondmeere – sind Merkmale der letzten Phase dieser an Katastrophen reichen Entwicklungsgeschichte des Mondes.

Die Umlaufbahn des Mondes:

Der Mond vollführt in genau 27,3 Tagen einen vollständigen Umlauf um die Erde. Nach dieser Zeit steht er wieder an der gleichen Stelle am Fixsternhimmel, sodass man diese Zeitspanne einen siderischen Monat nennt. Da sich die Erde jedoch gleichzeitig auch um die Sonne dreht, dauert die Zeit zwischen zwei Mondphasen etwas länger, nämlich 29,5 Tage (synodischer Monat). Der Mond braucht also nach einem Umlauf um die Erde noch zusätzliche zwei Tage. Um wieder in der gleichen Phase zu erscheinen.

Die Umlaufbahn ist stark elliptisch, weshalb die Entfernung zu unserem Planeten sich spürbar verändert, und zwar von 356.000 km im Perigäum bis zu 407.000 km im Apogäum. Dementsprechend verändert sich auch der scheinbare Durchmesser des Mondes, d.h. unser Trabant erscheint uns mit freien Augen in manchen Nächten deutlich größer als in anderen.

Auf Grund der Erdanziehungskraft dreht sich der Mond in 27,3 Tagen einmal um die eigene Achse, also in genau der Zeit, die er für einen Umlauf um die Erde braucht (gebunden Rotation). Folglich ist immer dieselbe Seite des Mondes uns zugewandt. Erwähnenswert ist dabei, dass wir sogar etwas mehr als die Hälfte des Mondes sehen können. Da die Ebene der Mondumlaufbahn um ca.5° gegen die Ekliptik geneigt ist und die Mondachse nicht ganz senkrecht auf der Mondumlaufbahn steht, können wir 6,5° über die Pole hinaus sehen – ein Phänomen, das als Libration bezeichnet wird. Auch in der Länge ist eine Libration zu verzeichnen, die durch die Ungleichförmigkeit der Bewegung je nach der Erdentfernung bedingt ist. Aus diesem Grund pendelt der Mond um eine mittlere Lage, sodass wir insgesamt 59% seiner Oberfläche beobachten können.

Die Erkundung des Mondes:

Als der Mensch begann, den Weltraum näher zu erforschen, war der Mond auf Grund seiner Nähe natürlich eines der bevorzugten Ziele. Der Wettlauf zwischen den USA und der damaligen UdSSR um die Vorherrschaft im Weltraum ließ die beiden Supermächte unerhörte Anstrengungen unternehmen, um als Erste auf dem Mond zu landen. Nach mehreren Misserfolgen gelang es der damaligen Sowjetunion schließlich, mit ihrem Luna-Sonden die Mondoberfläche zu fotografieren sowie – ab Luna 15 – auch auf ihr zu landen und Gesteinsproben zur Erde zurück zu bringen. Es waren jedoch die Amerikaner, denen schließlich mit dem Apollo-Projekt die Landung des ersten Menschen auf dem Mond gelang. Bereits zuvor hatten sie mit ihren bemannten Gemini-Kapseln den Mond umkreist, um den günstigsten Landeplatz zu finden. Zwischen 1969 und 1972 erreichten insgesamt sechs Apollo-Kapseln den Mond. Die erste Landung erfolgte am 20. Juli 1969, als im Rahmen der Apollo11-Mission die Astronauten Neil Armstrong und Buzz Aldrin das Stille Meer betraten. Dieser erste Mondspaziergang, auf dem sie vor allem Gesteinsproben sammelten, dauerte knapp 2 Stunden.

Buzz Aldrin 21. Juli 1969

Quelle der Bilder: Wikipedia