Chinas Chang’s 5-Rückkehrkapsel mit Mondproben ist nach der Landung in der Inneren Mongolei, China, am 17. Dezember 2020 zu sehen.(Bildnachweis: CASC)
Vulkane sind auf der Mondoberfläche in geologisch jüngerer Zeit ausgebrochen, und der Mond könnte auch heute noch vulkanisch aktiv sein. Dies geht aus winzigen Glaskügelchen in der Monderde hervor, die von der chinesischen Chang’e 5-Mondkapsel im Dezember 2020 zur Erde zurückgebracht werden. Diese Entdeckung könnte alles, was wir über die Entwicklung des Mondes zu wissen glaubten, auf den Kopf stellen.
Wir wissen, dass der Mond in der fernen Vergangenheit vulkanisch aktiv war, denn wir können die Beweise buchstäblich überall auf der Oberfläche unseres nächsten Nachbarn sehen – die dunklen Markierungen des berühmten „Mannes im Mond“ sind Mondmarien, riesige vulkanische Ebenen, die drei bis 3,8 Milliarden Jahre alt sind. Man nahm an, dass dies das letzte Mal war, dass der Mond vulkanisch aktiv war.
Aber erstaunlicherweise hat Chang’e 5 den Beweis erbracht, dass es auf dem Mond erst vor viel kürzerer Zeit Vulkanausbrüche gegeben hat – vor nur 123 Millionen Jahren, mit einer Unsicherheit von 15 Millionen Jahren.
Das klingt nach menschlichem Ermessen immer noch nach einer langen Zeit, aber geologisch gesehen ist es erst gestern gewesen. Das bedeutet, dass der Mond möglicherweise sein ganzes Leben lang vulkanisch aktiv war und auch heute noch vulkanisch aktiv sein könnte.
Die Beweise für den jüngsten Vulkanismus stammen von drei winzigen Glasperlen – nur drei von 3.000 in der Probe von Chang’e 5. Ein Team unter der Leitung von Bi-Wen Wang und Qian Zhang vom Institut für Geologie und Geophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking durchsuchte die 1,7 Gramm (0,6 Unzen) der von Chang’e 5 geborgenen Monderde sorgfältig nach diesen „Nadeln im Heuhaufen“. Glasperlen, die nur 20 bis 400 Mikrometer groß sind, können durch die heftige Wucht eines Asteroideneinschlags entstehen, bei dem Gestein geschmolzen und unter Druck gesetzt wird, so dass es zu Glas wird. In der Tat machen diese durch einen Einschlag entstandenen Perlen die große Mehrheit der Perlen in der Probe aus – was angesichts der zahlreichen Einschläge, die auf dem Mond in Form von Kratern zu sehen sind, nicht überrascht. Aber es gibt auch einen anderen Weg, diese Perlen zu bilden.
„Magmafontänen produzieren vulkanische Gläser, die zuvor in Proben der Mondoberfläche gefunden wurden“, schreibt das Team um Wang und Zhang in seinem Forschungsbericht. Zwar wurden auf dem Mond schon früher Glaskugeln vulkanischen Ursprungs gefunden, doch stammten diese immer von Magmaausbrüchen, die Milliarden von Jahren zurücklagen. An seinem Landeplatz in der Nähe eines an Vulkankuppeln reichen Gebiets namens Mons Rümker im Oceanus Procellarum („Ozean der Stürme“) gelang es Chang’e 5 jedoch, drei ganz besondere Glasperlen zu finden und sie am 16. Dezember 2020 zur Erde zurückzubringen.
„Die Uran-Blei-Datierung der drei vulkanischen Glasperlen zeigt, dass sie vor 123 Millionen ±15 Millionen Jahren entstanden sind“, schreibt das Team um Wang und Zhang.
Techniker entfernen den Probenbehälter der chinesischen Raumsonde Chang’e 5, die im Dezember 2020 Schmutz und Gestein vom Mond zur Erde zurückbrachte. (Bildnachweis: Nationale Astronomische Observatorien, CAS)Bei der
Uran-Blei-Datierung wird der radioaktive Zerfall von Uran in Blei in Gesteinsproben gemessen, die über eine Million Jahre alt sind. Im Allgemeinen gilt: Je größer das Verhältnis von Blei zu Uran ist, desto älter muss die Probe sein, damit genügend Zeit für den Zerfall des Urans in Blei zur Verfügung stand. Umgekehrt gilt: Je geringer das Verhältnis von Blei zu Uran ist, desto jünger ist die Probe.
Was die Erkenntnisse noch verstärkt, ist die Tatsache, dass dies nicht der erste Beweis für geologisch jüngsten Vulkanismus auf dem Mond ist. Im Jahr 2014 hat der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) der NASA etwa 70 bizarre Merkmale auf der Mondoberfläche abgebildet, die als irreguläre Mare-Flecken bezeichnet werden und vielleicht besser unter dem einprägsamen Akronym „IMPs“ bekannt sind. Das erste IMP wurde 1971 von den Apollo-15-Astronauten der NASA aus der Mondumlaufbahn fotografiert, aber damals wurde es noch nicht als das erkannt, was es wirklich ist. IMPs sind glatte, runde, flache Erhebungen neben felsigem, ungeordnetem Gelände, das hangabwärts liegt. Sie sind im Durchschnitt weniger als eine halbe Meile groß und befinden sich auf vulkanischen Ebenen, und zumindest einige von ihnen scheinen weniger als 100 Millionen Jahre alt zu sein, vielleicht sogar weniger als 50 Millionen. Diese Altersschätzungen beruhen auf der Anzahl der Krater – je mehr Krater eine Oberfläche hat, desto älter muss sie sein, und die glatten Hänge sind relativ unberührt.
Während die IMPs stark auf rezenten Vulkanismus hindeuten, sind die Glasperlen ein unumstößlicher Beweis. Unsere Modelle der thermischen Entwicklung des Mondes legen jedoch nahe, dass sich sein Inneres nach seiner Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren längst abgekühlt haben müsste. Einfach ausgedrückt: Das Innere des Mondes sollte nicht warm genug sein, um Vulkanismus zu erzeugen. Es stellt sich also die Frage: Was ist die Ursache dafür?
„Wir haben in diesen vulkanischen Glasperlen hohe Gehalte an Seltenen Erden und Thorium gemessen, was darauf hindeuten könnte, dass der jüngste Vulkanismus mit einer lokalen Anreicherung von wärmeerzeugenden Elementen in den Mantelquellen des Magmas zusammenhängt“, schreiben Wang und Zhangs Team.
Diese Elemente, wie Kalium, Phosphor, Yttrium und Lanthan, können durch radioaktiven Zerfall Wärme erzeugen, die ausreichen könnte, um Gestein im Mondmantel zu schmelzen, zumindest auf lokaler Ebene, was zu bescheidenen Eruptionen führen könnte.
Eine Nahaufnahme des Probenbehälters auf Chinas Mondlandefähre Chang’e 5 während der Probenentnahme am 1. Dezember 2020. (Bildnachweis: CNSA via CCTV)
Zwei weitere Fragen drängen sich auf. Die eine lautet: Könnte dieser Vulkanismus heute noch aktiv sein? Im Laufe der Jahrzehnte gab es immer wieder Berichte über „vorübergehende Mondphänomene“ (Transient Lunar Phenomena, TLP) – geisterhafte, farbige Dunstschleier, die über der Mondlandschaft auftauchten. Ihre Existenz ist sehr umstritten, da sie nicht von Raumsonden, sondern nur von Amateurastronomen auf der Erde beobachtet wurden. Während viele Mondforscher TLP als Folge ungünstiger atmosphärischer Bedingungen über dem Beobachtungsort auf der Erde oder sogar als bloße Fehleinschätzung durch den Beobachter abgetan haben, wurde als mögliche Erklärung vulkanische Ausgasung vorgeschlagen. Die neuen Erkenntnisse von Chang’e 5, die durch die LRO-Beobachtungen von IMPs unterstützt werden, lassen jedoch die Möglichkeit aufkommen, dass es auf dem Mond noch vulkanische Ausgasungen geben könnte. Und wenn es den Vulkanismus auf dem Mond noch gibt, könnte seine Energie von zukünftigen Astronauten, die sich auf dem Mond niederlassen, angezapft werden?
Auch wenn diese Fragen noch unbeantwortet sind, scheint es nun sicher zu sein, dass der Mond nicht ganz so tot ist, wie wir dachten, und tatsächlich gelegentlich aus seinem Schlummer erwachen könnte. Vor hundert Millionen Jahren streiften die Dinosaurier der Kreidezeit über die Erde, während hoch über ihren Köpfen glühende Lavaflecken den Mond erhellten.
Die neuen Erkenntnisse von Chang’e 5 wurden am 5. September in der Zeitschrift Science veröffentlicht.
