Von der Erde aus sehen wir immer die gleiche Seite des Mondes. Seine verborgene Seite birgt Geheimnisse, und es war eine chinesische Mission, die sich auf die Suche nach ihnen machte. Die Proben trafen im Juni 2024 auf der Erde ein und die Analysen beginnen erste Früchte zu tragen.
Im Juni 2024 markierte die chinesische Mission Chang’e 6 einen historischen Meilenstein, indem sie die ersten Proben von der anderen Seite des Mondes zurückbrachte, genauer gesagt aus dem Südpol-Aitken-Becken.
Die ersten Analysen dieser Proben enthüllten vulkanische Episoden, die 4,2 Milliarden Jahre alt waren, und ermöglichten es, die Chronologie der Mondereignisse auf der Grundlage präziser Isotopendaten zu verfeinern.
Diese Entdeckungen sind nicht nur wichtig für ein besseres Verständnis der Geschichte des Mondes, sondern könnten auch große Auswirkungen auf unsere Modelle der Planetenentstehung und unser Verständnis geologischer Prozesse im gesamten Sonnensystem haben.
Apollo und Luna haben unser Verständnis des Mondes verändert
Die Rückgabe von Mondproben, die zwischen 1969 und 1976 von den Missionen Apollo (USA) und Luna (Russland) durchgeführt wurden, veränderte unser Verständnis des Mondes radikal.
Weiterlesen: Werden wir Pflanzen auf dem Mond anbauen können? Hinweise mit den von Apollo mitgebrachten Proben
Vor diesen Missionen gingen Wissenschaftler davon aus, dass der Mond entweder ein von der Schwerkraft der Erde eingefangener Asteroid sei oder sich gleichzeitig mit der Erde gebildet habe. Allerdings konnten die chemischen und isotopischen Eigenschaften der Mondproben durch diese Szenarien nicht erklärt werden.
Dann entstand eine neue Theorie, die sowohl die Daten der Proben als auch die physikalische Dynamik des Erde-Mond-Systems in Einklang brachte: Der Mond wäre während eines riesigen Einschlags zwischen Theia entstanden, einem Körper von der Größe des Mars (etwa 10 % der Masse von der heutigen Erde) mit der Erde, einige zehn Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde. Dieser Einschlag hätte einen Teil der Erde sowie ganz Theia verdampft. Der größte Teil des ausgestoßenen Materials wäre auf die Erde zurückgefallen, während ein kleiner Teil den Mond gebildet hätte, der heute nur etwa 1 % der Erdmasse ausmacht.
Allerdings stammen die Apollo- und Luna-Proben ausschließlich von der nahen Seite des Mondes, was eine entscheidende Frage aufwirft: Sind sie repräsentativ für den gesamten Satelliten?
Angriff auf die verborgene Seite des Mondes
Tatsächlich unterscheidet sich die andere Seite des Mondes erheblich von dem, was wir von der Erde aus sehen: Sie hat eine dicke, stark von Kratern übersäte Urkruste mit wenigen oder keinen „Mondmeeren“ – diesen dunklen vulkanischen Strömen, die von der Erde aus sichtbar sind. Außerdem weist sie geringere Konzentrationen radioaktiver Elemente wie Thorium auf als die sichtbare Seite. Unser Wissen über die verborgene Seite basiert im Wesentlichen auf Orbitalbeobachtungen, die ersten wurden 1959 von der Luna-3-Mission durchgeführt.
Obwohl diese Unterschiede zwischen den beiden Seiten unseres natürlichen Satelliten immer noch kaum verstanden sind, deuten sie dennoch darauf hin, dass Analysen, die ausschließlich auf Proben von der sichtbaren Seite basieren, verzerrt sein könnten.
Der Mond dient auch als unsere astronomische „Uhr“
Probenrückgaben von Apollo und Luna ermöglichten auch die erste Datierung von Mondgesteinen. Durch den Vergleich des Alters dieser Gesteine mit der Dichte der zugehörigen Krater konnten Wissenschaftler einen Zusammenhang zwischen der Dichte der Krater und dem absoluten Alter der Oberflächen herstellen. Denn je älter eine Planetenoberfläche ist, desto stärker war sie Meteoriteneinschlägen ausgesetzt und daher von zahlreichen Kratern geprägt.
Wenn es zu einem Vulkanausbruch kommt, werden vorhandene Krater gelöscht, indem die Oberfläche mit Lava bedeckt wird, wodurch die „Uhr“ zurückgesetzt wird. Diese Zeitskala wird nun verwendet, um das Alter der Oberflächen anderer Körper im Sonnensystem abzuschätzen, für die wir keine Proben haben, wie etwa Merkur oder Venus. Es stellt somit ein zentrales Werkzeug zum Verständnis der Dynamik von Planetenoberflächen dar, die wiederum die innere Dynamik der Planeten widerspiegelt.
Allerdings beruht diese Skala ausschließlich auf Proben, die von der nahen Seite des Mondes entnommen wurden, was zu Verzerrungen führen könnte. Tatsächlich ist es möglich, dass die Meteoritenströme zwischen der sichtbaren und der verborgenen Seite des Mondes unterschiedlich waren, was die Universalität dieses Modells in Frage stellt.
Erste Ergebnisse aus Chang’e 6-Proben
Um diese Fragen zu beantworten und die Geschichte unseres Satelliten besser zu verstehen, landete die chinesische Mission Chang’e 6 im Juni 2024 auf seiner anderen Seite, im Südpol-Aitken-Einschlagsbecken. Diese Region, eine der ältesten auf dem Mond, zeichnet sich durch eine hohe Kraterdichte aus und könnte sogar Fragmente des Mondmantels enthalten, der Schicht unter der Urkruste, die bisher noch nie beprobt wurde.
Loren Roberts/Pline, Shutterstock
Tatsächlich ist das Südpol-Aiken-Becken das größte Mondbecken. Der gigantische Einschlag an seinem Ursprung hätte die Oberfläche „ausgehöhlt“ und in dieser Region eine ungewöhnlich dünne Kruste hinterlassen. Einige Simulationen deuten sogar darauf hin, dass der Einschlag den Mondmantel erreicht haben könnte, was diesen Bereich für die wissenschaftliche Erforschung besonders interessant macht.
Dank der präzisen Isotopendatierung zahlreicher Basaltfragmente (Vulkangestein, das aus der Verschmelzung des Mondmantels unter der Kruste entsteht), die in der Mondlandezone Chang’e 6 gesammelt wurden, identifizierten die Forscher zwei unterschiedliche vulkanische Episoden.
Die älteste hier identifizierte Episode ist vulkanische Aktivität, die 4,2 Milliarden Jahre alt ist. Die analysierte Basaltprobe ist reich an Kalium, seltenen Erden und Phosphor (eine Kombination, die mit „KREEP“ abgekürzt wird), was darauf hindeutet, dass die vulkanische Aktivität, die diesen Basalt erzeugte, aus einer Region im Erdmantel kam, die reich an radioaktiven Elementen ist. Dieses Fragment stellt die älteste Probe von Mondbasalt dar, die jemals genau datiert wurde.
Darüber hinaus zeigen andere Proben von Chang’e 6, Basalten, die ärmer an Kalium, Seltenen Erden und Phosphor sind, Spuren eines neueren Vulkanismus, der etwa 2,8 Milliarden Jahre alt ist. Diese Entdeckung verlängert die bekannte Dauer vulkanischer Aktivitäten auf der anderen Seite und zeigt, dass sie sich über mindestens 1,4 Milliarden Jahre erstreckten.
Die jüngsten Basalte des Südpol-Aitken-Beckens stammen aus der Verschmelzung eines Mondmantels, der arm an KREEP und radioaktiven Elementen ist und die Hauptwärmequelle darstellt, die die Verschmelzung von Gesteinen und die Produktion von Lava ermöglicht.
Allerdings weist der Boden des Südpol-Aitken-Beckens, wie bereits erwähnt, eine ungewöhnlich dünne Kruste auf, und wir dachten bisher, dass dies das Schmelzen des Mantels und das Aufsteigen von Magma begünstigt. Heute stellt sich jedoch heraus, dass dieser Lavaaufstieg durch die Zusammensetzung des darunter liegenden Mantels begrenzt wird, der reich an radioaktiven Elementen ist, was eine teilweise Fusion begrenzt. Dies erklärt das Fehlen großer Vulkanebenen in dieser Region trotz scheinbar günstiger Bedingungen an der Oberfläche.
Dies bestätigt den Ursprung der geringen Häufigkeit von „Meeren“ auf der anderen Seite des Mondes im Vergleich zur sichtbaren Seite. Der Ursprung dieser chemischen Dichotomie zwischen den beiden Seiten bleibt jedoch umstritten. Eine neuere Hypothese würde mit dem Einschlag selbst am Ursprung des Südpol-Aitken-Beckens in Verbindung gebracht, dessen Kraft die Materialverteilung in der Tiefe gestört hätte, was zu einer Ansammlung von KREEP-reichem Material unter der sichtbaren Seite geführt hätte.
Chang’e 6 bestätigt die von Apollo und Luna aufgestellte astronomische „Uhr“.
Ein weiterer entscheidender Aspekt der Arbeit ist die Verbesserung von Zeitlinienmodellen, die auf der Anzahl der Mondkrater basieren. Das Isotopenalter der jüngsten von Chang’e 6 gemeldeten Basalte (2,8 Milliarden Jahre) stimmt mit dem Alter überein, das durch Kraterzählung unter Verwendung der auf der sichtbaren Seite ermittelten Kalibrierung ermittelt wurde.
Darüber hinaus stellen diese Zeitalter einen kritischen Kalibrierungspunkt für die Verfeinerung dieser Werkzeuge dar, nicht nur für den Mond, sondern auch für andere Planetenkörper.
Die ersten Ergebnisse der Mission Chang’e 6 bestätigen damit die Hypothese, dass der Meteoritenfluss auf der gegenüberliegenden Seite dem der sichtbaren Seite ähnelt. Diese Beobachtung bestätigt die Verwendung der auf der sichtbaren Seite etablierten Kalibrierung für größere Studien und stärkt die Zuverlässigkeit chronologischer Modelle, die auf andere Himmelskörper wie beispielsweise den Mars oder Asteroiden anwendbar sind.
