(Bildnachweis: CNSA)
Chinas Chang’e-6-Mission, die derzeit unterwegs ist, um eine Materialprobe von der Rückseite des Mondes zu bergen, wird Theorien darüber testen, warum die Nah- und die Fernseite des Mondes so unterschiedlich sind.
Der am 3. Mai gestartete Chang’e-6 wird voraussichtlich Anfang Juni innerhalb des Apollo-Doppelring-Einschlagbeckens landen, das im noch größeren Südpol-Aitken-Becken (SPA) liegt. Das riesige SPA ist mit einer Ausdehnung von 2.400 mal 2.050 Kilometern das größte Einschlagbecken seiner Art im Sonnensystem. Es entstand vor etwa 4,3 Milliarden Jahren, also sehr früh in der Geschichte des Sonnensystems. Obwohl Apollo jünger ist, ist er auch die größte Einschlagstelle, die dem SPA überlagert ist. Apollo weist eine doppelringige Struktur auf, wobei der innere Ring aus Bergspitzen einen Durchmesser von 247 Kilometern und der äußere Ring einen Durchmesser von 492 Kilometern hat.
Als erste Probenrückführungsmission zur anderen Seite des Mondes soll Chang’e-6 etwa 2 Kilogramm wertvolles Mondmaterial zur Erde zurückbringen. Die Rückseite des Mondes ist ein relativ unbekannter Ort, dessen Geheimnis auch dadurch verstärkt wird, dass wir ihn von der Erde aus nicht sehen können. Sie wurde erst 1959 von der sowjetischen Raumsonde Luna 3 zum ersten Mal fotografiert. Und mit diesem Foto in der Hand waren Wissenschaftler auf der ganzen Welt erstaunt zu erfahren, wie anders die Rückseite des Mondes im Vergleich zu der uns bekannten Seite aussieht. Während sowohl die Nah- als auch die Fernseite eine Vielzahl von Kratern aufweisen, gibt es auf der Nahseite auch ausgedehnte vulkanische Ebenen, so genannte Mondmarien, die den Eindruck eines „Mannes im Mond“ erwecken und etwa 31 % der gesamten Nahseite bedecken.
Die andere Seite hingegen ist genau das Gegenteil. Sie ist nur zu etwa 1 % von vulkanischen Ebenen bedeckt.
Wie kommt es also, dass die nahe und die ferne Seite so unterschiedlich sind? Nun, die Dicke der Kruste scheint ein Faktor zu sein. Im Jahr 2011 stellte die NASA-Mission GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) fest, dass die Kruste der fernen Seite im Durchschnitt 20 Kilometer dicker ist als die der nahen Seite.
Die Ausmaße des Südpol-Aitken-Beckens sind enorm (Bildnachweis: NASA Goddard)
Man nimmt an, dass der Grund dafür darin liegt, dass unser Mond aus Trümmern entstand, die beim Einschlag eines marsgroßen Protoplaneten vor etwa 4,5 Milliarden Jahren auf die Erde geschleudert wurden. Als sich der Mond aus den Trümmern um die verwundete Erde bildete, wurde er gezeitenabhängig, d. h. er zeigte unserem Planeten immer das gleiche Gesicht. Die Oberfläche der Erde wurde durch den gigantischen Einschlag vollständig geschmolzen und strahlte Wärme auf die nahe Seite des Mondes ab, so dass sie länger geschmolzen blieb. Wissenschaftler vermuten, dass Gestein auf der nahen Seite verdampft und auf der kühleren fernen Seite kondensiert, wodurch die Kruste auf der fernen Seite dicker wird.
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„Die grundlegende Erkenntnis deutet darauf hin, dass die Diskrepanz in der Krustendicke zwischen der Nah- und der Fernseite die Hauptursache für den asymmetrischen Vulkanismus auf dem Mond sein könnte“, sagte Yuqi Qian von der Universität Hongkong in einer Erklärung.
Qian ist einer der Hauptautoren einer neuen Studie, die vorschlägt, dass Probenmaterial, das von Chang’e-6 zur Erde zurückgebracht werden soll, diese Theorie testen könnte.
Die Logik ist wie folgt.
Wo die Mondkruste dick ist, wie auf dem größten Teil der Rückseite, kann Magma, das durch Risse im Gestein aufsteigt, nicht bis zur Oberfläche durchbrechen. Wo die Kruste dünn ist, wie z. B. auf der nahen Seite, kann Magma durch diese Risse tatsächlich durchbrechen, und Lava kann ausbrechen.
Das SPA und das Apollo-Becken, obwohl beide auf der mondabgewandten Seite liegen, stellen jedoch einen gewissen Widerspruch dar. Das liegt daran, dass sie sich tief in die Mondkruste eingegraben haben, und an der Basis dieser riesigen Einschlagstellen ist die Kruste dünner als anderswo auf der Mondrückseite. Und ja, es gibt vulkanische Ebenen innerhalb dieser Becken, aber dennoch sind nur 5 % ihrer Fläche mit basaltischen Lavaströmen bedeckt. Diese begrenzte Menge an Vulkanismus scheint der Vorstellung zu widersprechen, dass die Dicke der Kruste die vulkanische Aktivität bestimmt – ein Paradoxon in der Mondforschung, das seit langem bekannt ist.
Eine andere Möglichkeit besagt, dass die nahe Seite mehr radioaktive Elemente enthalten könnte als die ferne Seite. Diese Elemente könnten Wärme erzeugt haben, die den unteren Erdmantel zum Schmelzen brachte und zu viel mehr Magma sowie einer dünneren Kruste auf der nahen Seite führte. Das Ergebnis: mehr Vulkanismus.
Doch durch die Landung auf einer der wenigen vulkanischen Ebenen auf der anderen Seite kann Chang’e-6 Proben mitbringen, um solche Theorien direkt zu testen. Insbesondere die Region des Apollo-Beckens, in der Chang’e-6 landen wird, enthält verschiedene Materialien, die eine Untersuchung rechtfertigen.
Einiges deutet auch darauf hin, dass es in der Region zwei große Vulkanausbrüche gegeben hat. Bei dem einen, der vor etwa 3,35 Milliarden Jahren stattfand, glaubten die Wissenschaftler, dass die gesamte Region mit Magma bedeckt war, das nur wenig Titan enthielt. Der andere, der sich vor 3,07 Milliarden Jahren ereignete, bestand wahrscheinlich aus titanreichem Magma und war eher lokal begrenzt. Er brach in der Nähe des Kraters Chaffee S aus (benannt nach Roger Chaffee, einem der Astronauten, die bei der Apollo-1-Katastrophe auf tragische Weise ums Leben kamen) und breitete sich mit abnehmender Dicke nach Osten aus.
Die neue Studie legt nahe, dass die Gewinnung einer Probe aus der Nähe von Chaffee S den größten wissenschaftlichen Nutzen bringen würde. In dieser Region gibt es oben titanreichen Basalt, unten titanarmen Basalt und verschiedene Auswurfstücke von den Einschlägen.
„Verschiedene Probenquellen würden wichtige Einblicke in die Lösung einer Reihe von lunaren wissenschaftlichen Fragen liefern, die im Apollo-Becken verborgen sind“, sagte Joseph Michalski aus Hongkong, der zusammen mit Yuqi Qian, ihrem Kollegen Guochun Zhao aus Hongkong und Forschern aus China, Deutschland und den Vereinigten Staaten Mitautor der neuen Studie ist.
Auf der linken Seite ist eine topografische Karte des Südpol-Aitken-Beckens und der unmittelbaren Umgebung zu sehen. Die blauen Regionen kennzeichnen tief liegende Gebiete im Boden des Einschlagbeckens. Das Apollo-Becken befindet sich oben rechts auf dem Bild. Auf der rechten Seite ist ein Bild des Apollo-Beckens zu sehen, einschließlich der Lage von Chaffee S. (Bildnachweis: Dr. Yuqi Qian)Diese verschiedenen Proben könnten den Wissenschaftlern Aufschluss über die magmatischen Prozesse geben, die auf der anderen Seite stattgefunden haben, und durch einen Vergleich mit den von den Apollo-Missionen zurückgegebenen Proben der nahen Seite könnte die Antwort auf die Frage gefunden werden, warum der Vulkanismus auf der anderen Seite so begrenzt war.
„Das Ergebnis unserer Forschung ist ein großer Beitrag für die Chang’e-6-Mondmission“, sagte Zhao. „Es schafft einen geologischen Rahmen für das vollständige Verständnis der bald zurückkehrenden Chang’e-6-Proben und wird für chinesische Wissenschaftler eine wichtige Referenz für die bevorstehende Probenanalyse sein.“
Die Arbeit des Teams wurde in der Fachzeitschrift Earth and Planetary Science Letters veröffentlicht; auf kosmischeweiten.de finden Sie weitere Informationen zur Chang’e-6-Mission.
