Das dritte Zeitalter des Verstehens des Mondes ist angebrochen - Sind wir bereit?

Der Mond ist unser vertrautester Begleiter am Nachthimmel und badet uns in den dunkelsten Stunden mit Licht und Trost. Einige unserer ältesten Mythen und Legenden entspringen einem angeborenen Bedürfnis, die Majestät und Pracht unseres planetarischen Nachbarn zu verstehen.

Die Verehrung des Mondes ist in der gesamten Geschichte der Welt weit verbreitet und markiert das erste Zeitalter, in dem versucht wurde, die Geheimnisse des Mondes zu entschlüsseln. Die große Mehrheit der alten Menschen verfügte nicht über die Mittel der Wissenschaft und der Vernunft, um natürliche Phänomene zu erklären, und wandte sich an Götter, Göttinnen und Magie, um ihre Welt zu beschreiben. Versuche, den Mond zu verstehen, fielen in Geschichten von gottähnlichen Wesen und Aberglauben.

Obwohl die meisten mit dem Mond verbundenen Gottheiten weiblich waren, war dies nicht immer der Fall. Die alten Griechen verehrten die Göttin Selene, gefolgt von ihrer römischen Amtskollegin Luna. Der Mondgott Mani regierte den Nachthimmel für germanische Stämme und die Japaner dankten ihrem Mondgott Tsukuyomi. Überall in ihren westlichen Gewässern erkannten die Menschen in China Chang'e, einen Namen, der mit der Geburt unseres dritten großen Zeitalters des Verständnisses der Natur unseres planetarischen Gefährten in Verbindung gebracht werden sollte.

Eine Ansicht, die Menschen selten sehen - die andere Seite des Mondes. Bildnachweis: Ernie Wright nutzt den NASA Visualization Explorer

Die Wissenschaft beleuchtet das zweite Zeitalter des Mondes

Als wir vor Jahrhunderten zum ersten Mal mit den Augen der Wissenschaft auf die Mondoberfläche blickten, begann das zweite Zeitalter unseres Verständnisses des Mondes. Generationen von Astronomen und Mathematikern bereicherten die Welt mit Verständnis und entwickelten einen enormen Wissensschatz über unseren nächsten planetarischen Begleiter. Dieses Zeitalter erreichte seinen Höhepunkt mit der Landung von 12 Menschen auf der Mondoberfläche, eine Leistung, die noch nicht wiederholt wurde.

Aus gutem Grund glaubten die damaligen Forscher jedoch, der Mond sei ein trockener Körper, der keinerlei geologische Aktivität aufwies. Sogar als die Apollo-Astronauten mit Mondgestein auf die Erde zurückkehrten, wurden in den Proben nachgewiesene Wasserspuren durch einen undichten Behälter bis zur Erdverschmutzung verkrustet.

Der einst magische Mond galt als toter und lebloser (wenn auch ziemlich großer) Fels im Weltraum. Die besten Daten zu der Zeit zeigten, was es konnte, aber das nächste Zeitalter des Verstehens des Mondes würde technologische Fortschritte erfordern, die im Zeitalter der Atari 2600 und der Disco-Hosen nicht verfügbar waren.

Der Aufstieg des dritten Zeitalters

Das dritte Zeitalter unseres Verständnisses des Mondes begann mit der Entwicklung fortschrittlicher Raumfahrzeuge zur Erforschung unseres planetarischen Begleiters. Bildnachweis: PIRO4D / Pixabay

Heute leben wir zu Beginn eines dritten großen Zeitalters in unserem Verständnis des Mondes. Unser planetarischer Begleiter ist jetzt eine Welt, die wir als sich verändernd und dynamisch erleben, die einen aktiven Mantel umfasst und Mondbeben erlebt.

Auf der anderen Seite des Mondes wurde uraltes Magma entdeckt, in der Nähe der Pole wurde Wassereis entdeckt, und Wassermoleküle können sich sogar direkt auf der Mondoberfläche bilden.

Bilder der Mondoberfläche, aufgenommen von der Raumsonde Chang-e 4. Bildnachweis: NAOC / CNSA

Die chinesische Raumfahrtbehörde landete im Januar 2019 die Chang'e-4 (CE-4) auf der anderen Seite des Mondes. Damit war China die erste Nation, die jemals ein Raumschiff auf der anderen Seite unseres planetaren Nachbarn landete. Nach dem Aufsetzen ließ das Raumschiff den Rover Yutu-2 los, um das Einschlagbecken South Pole-Aitken (SPA) zu erkunden, das sich über einen Durchmesser von 2.500 Kilometern erstreckt und ungefähr der Entfernung zwischen Maine und Florida in den USA entspricht.

Das Prequel zum Mond

Eine allgemein akzeptierte Theorie postuliert, dass die Mondoberfläche wahrscheinlich einmal mit einer Schicht Magma bedeckt war. Als dieser Ozean aus geschmolzenem Gestein abkühlte, sanken schwerere Bestandteile (wie Olivin und Pyroxen), während leichter Basalt stieg und die äußere Kruste des Mondes bildete. Als Asteroiden und verschiedene Körper auf den Mond trafen, wurde unter der Kruste eingeschlossenes Material an die Oberfläche gebracht, ein Vorgang, der normalerweise die Olivinkonzentrationen in der Mondkruste anreicherte.

Das sichtbare und nahe Infrarotspektrometer (VNIS) 7 an Bord des Yutu-2 zeigte das Vorhandensein von kalziumarmem (ortho) Pyroxen und Olivin, Materialien, die sich möglicherweise im Mantel des Mondes gebildet haben, obwohl Spuren von Olivin im Becken selten waren .

Konzentrationen des Minerals traten häufiger bei Stößen auf, was darauf schließen lässt, dass Gesteinsschichten unter der Mondkruste aus nahezu gleichen Mengen von Olivin und Pyroxen bestehen. Hier auf der Erde dominiert Olivin und markiert einen bedeutenden - und neu verstandenen - geologischen Unterschied zwischen dem Mond und unserem Heimatplaneten.

Chang-e, die chinesische Mondgöttin, erreichte im 21. Jahrhundert ihr Zuhause (zumindest namentlich). Public Domain Bild

„Das Verständnis der Zusammensetzung des Mondmantels ist entscheidend, um zu testen, ob jemals ein Magma-Ozean existiert hat, wie postuliert. Dies trägt auch zu einem besseren Verständnis der thermischen und magmatischen Entwicklung des Mondes bei “, sagte LI Chunlai von den Nationalen Astronomischen Observatorien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (NAOC).

Die Analyse der inneren Schichten des Mondes und die Entdeckung von Mondbeben zeigen, dass unser planetarischer Begleiter, der einst als geologisch tot galt, auch noch einen geschmolzenen Kern besitzt. Während die von der Mondentstehung übrig gebliebene Wärme in den Weltraum entweicht, führt die Kontraktion des Mondes zu einer Faltenbildung in der Mondkruste, ein bisher unbekannter Effekt, den Astronomen erst kürzlich beobachtet haben.

„Die Entdeckung von jungen Schubfehlern auf dem Mond ist ein Beweis für die jüngste tektonische Aktivität, aber wie jüngste ist unbekannt. Seismometer an vier Apollo-Landeplätzen verzeichneten zwischen 1969 und 1977 28 flache Mondbeben. Einige dieser flachen Beben könnten mit der Aktivität auf die jungen Fehler in Verbindung gebracht werden “, berichten Forscher in Nature Geoscience.

Trotzdem, bring Wasser mit. Wir sind in einer Wüste.

Der Mond ist trockener als jede Wüste auf der Erde, aber unser planetarischer Begleiter ist nicht völlig wasserlos. Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass jede Tonne Mondkruste etwa 32 Unzen Wasser enthält (ungefähr ein Liter Wasser pro 900 Kilogramm Mondkruste).

Das Vorhandensein von Wasser oder Hydroxyl (chemisch gebundene Moleküle, die Wasserstoff und Sauerstoff enthalten) wurde von Indiens erster Mondsonde Chandrayaan-1 sowie von der NASA-Raumsonde Cassini und Deep Impact nachgewiesen. Cassini untersuchte den Mond auf dem Weg zum Saturn und Deep Impact untersuchte den Mond auf dem Weg zu seinem Hauptziel, dem Kometen 103P / Hartley 2.

Dies ist der Prozess, durch den Sonnenwind, der mit der Mondoberfläche interagiert, möglicherweise Wasser erzeugt. Bildnachweis: NASA / JoAnna Wendel

"Die Deep Impact-Beobachtungen des Mondes bestätigen nicht nur eindeutig das Vorhandensein von [Wasser / Hydroxyl] auf der Mondoberfläche, sondern zeigen auch, dass die gesamte Mondoberfläche während mindestens eines Teils des Mondtages hydratisiert ist", schrieben die Forscher in einem Studie mit detaillierten Ergebnissen der Deep Impact-Studie.

Während ein Teil des Wassers durch Einschläge von Kometen und Eiskörpern zum Mond gelangt, kann der Sonnenwind auch Wasser direkt auf der Mondoberfläche erzeugen.

Wenn positiv geladene Protonen im Sonnenwind auf die Mondoberfläche treffen, können sie mit negativ geladenen Elektronen in der Mondkruste reagieren und Wasserstoffatome freisetzen. Treffen sie Sauerstoffatome in der Kieselsäure der Mondkruste, können sie Hydroxyl bilden, und die Zugabe eines zweiten Wasserstoffatoms erzeugt Wasser.

„Wir betrachten Wasser als diese besondere, magische Verbindung. Aber hier ist das Erstaunliche: Jeder Stein hat das Potenzial, Wasser zu bilden, insbesondere nachdem er vom Sonnenwind bestrahlt wurde “, sagte William Farrell, Plasmaphysiker am Goddard Space Flight Center der NASA.

Wassermoleküle können sich von einem Bereich zum anderen bewegen, da die Erwärmung durch die Sonne Wassermoleküle aus Bereichen treibt, in denen Sonnenlicht auf schattige Bereiche fällt. Wenn sich der Mond einmal im Monat dreht, treten Sonnenlicht und Wärme von nahezu jedem Ort auf der Mondoberfläche aus zurück. Die Ausnahme zu diesem Zeitlupenzyklus bei Tag und Nacht sind einige tiefe Krater, die an den Polen sitzen und ewig im Schatten bleiben. Durch diese konstante Erwärmung und den Rückzug in den Schatten über dem größten Teil des Mondes wandert Wasser von einem Bereich zum anderen um die Kruste und es kann sich langsam Wassereis in Kratern ansammeln, in denen das Sonnenlicht niemals einfällt.

„Wenn die Wassermoleküle so beweglich sind, wie wir glauben, bieten sie - auch nur einen Bruchteil - einen Mechanismus, um Wasser zu diesen permanent beschatteten Kratern zu befördern. Dies eröffnet einen völlig neuen Weg [der Mondforschung], aber wir müssen die Physik verstehen, um ihn zu nutzen “, sagte Carle Pieters, Planetengeologe an der Brown University.

Die Babybilder der Erde müssen bezaubernd gewesen sein

Jüngste Entdeckungen der Natur des Mondes liefern weitere Beweise für die Theorie, dass unser Mondbegleiter vor Milliarden von Jahren gegründet wurde, als die kühlende Erde einen Aufprall auf einen marsgroßen Körper namens Theia erlebte. Dieses Ereignis, das vor ungefähr 4,5 Milliarden Jahren stattfand, erschütterte Theia, bevor Trümmer dieses Impaktors sich zum Mond zusammenschlossen.

Die Analyse dieses theoretischen Einflusses ergab, dass der Mond hauptsächlich aus Material von Theia besteht. Proben, die von den Astronauten von Apollo vom Mond auf die Erde gebracht wurden, zeigten jedoch, dass die Mondoberfläche derjenigen in der Erdkruste unseres eigenen Planeten ähnlich war. Die Antwort auf dieses Rätsel könnten neuere Computersimulationen sein, die darauf hindeuten, dass, wenn die Erde bei einem harten, kalten Theia-Aufprall immer noch weitgehend geschmolzen wäre, der größte Aufprall, den unsere Welt jemals erlebt hat, einen Mond ergeben hätte, der dem Mond ähnelt, den wir sehen heute.

Wir haben das Glück, in einer Zeit zu leben, in der wir so große Fortschritte in unserem Verständnis des Mondes sehen. Ein neuer Zeitgeist des Mondes verbindet die Logik und die wissenschaftliche Methode des zweiten Zeitalters mit dem Leben und der Ehrfurcht des ersten Zeitalters.

Während Astronomen und andere Forscher mehr über die aktive Natur des Mondes erfahren, winkt uns unser planetarischer Begleiter erneut zurück. Fünf Jahrzehnte nach Apollo könnte die Mondoberfläche bald wieder Spuren menschlicher Schritte hinterlassen. Diesmal ist unser Besuch möglicherweise von Dauer und ein endgültiger Abschied von unserer Heimatwelt, wie ein Teenager, der die Sicherheit seines Elternhauses verlässt, wird unsere Spezies für immer verändern. Die Frage ist nur, wer zuerst dort ankommt.