Hatte der Mond in seiner Frühzeit ein starkes Magnetfeld – oder war es stets schwach? Diese Frage beschäftigt die Planetengeologie seit Jahrzehnten. Nun legen Forschende der Fakultät für Geowissenschaften der University of Oxford eine Analyse vor, die beide Lager versöhnt. Die Ergebnisse erschienen am 26. Februar in Nature Geoscience.
Die zentrale Aussage: Der Mond besaß über weite Strecken seiner Geschichte ein schwaches Magnetfeld. Doch es gab kurze Phasen, in denen es sehr stark war – teilweise stärker als das heutige Erdmagnetfeld. Diese Phasen dauerten allerdings nur wenige Tausend Jahre.
Ein scheinbarer Widerspruch
Seit den Apollo-Missionen standen sich zwei Deutungen gegenüber. Einige Mondgesteine zeigen eine starke remanente Magnetisierung. Sie speichern also das Magnetfeld, das zum Zeitpunkt ihrer Entstehung herrschte. Daraus schlossen manche Forschende, dass der Mond vor 3,5 bis 4 Milliarden Jahren ein kräftiges globales Feld besaß.
Andere hielten das für unwahrscheinlich. Der Mondkern ist relativ klein – etwa ein Siebtel des Mondradius. Nach gängiger Dynamotheorie reicht diese Größe kaum aus, um über lange Zeit ein starkes Magnetfeld durch Konvektionsbewegungen im flüssigen Kern aufrechtzuerhalten. Die neue Studie bringt beide Sichtweisen zusammen.
Der blinde Fleck der Apollo-Proben
Hauptautorin Associate Professor Claire Nichols von der University of Oxford erklärt:
„Unsere neue Studie legt nahe, dass die Apollo-Proben auf extrem seltene Ereignisse ausgerichtet sind, die einige tausend Jahre andauerten – bis jetzt wurden diese jedoch als repräsentativ für 0,5 Milliarden Jahre Mondgeschichte interpretiert. Es scheint nun, dass eine Verzerrung der Probenahme uns daran gehindert hat, zu erkennen, wie kurz und selten diese Ereignisse mit starkem Magnetismus waren.“
Der entscheidende Punkt: Die Apollo-Programm landete ausschließlich in Mare-Regionen. Diese basaltischen Ebenen sind relativ flach und damit technisch geeignete Landeplätze. Sie enthalten jedoch überdurchschnittlich viele titanreiche Basalte. Genau diese Gesteine zeigen besonders starke Magnetisierungen.
Titan als Schlüssel
Das Team analysierte Mare-Basalte chemisch genauer. Dabei fanden die Forschenden eine klare Korrelation zwischen Titangehalt und Magnetisierung. Alle Proben mit starkem Magnetfeldsignal enthielten hohe Titananteile. Proben mit weniger als 6 Gewichts-% Titan wiesen dagegen ausschließlich schwache Magnetisierungen auf.
Die Interpretation: Das Schmelzen von titanreichem Material tief im Mondinneren könnte zeitweise einen ungewöhnlich starken Dynamo-Effekt ausgelöst haben. Dieser Effekt entstand vermutlich nahe der Kern-Mantel-Grenze.
Nichols präzisiert: „Wir glauben nun, dass das Magnetfeld des Mondes während des größten Teils seiner Geschichte schwach war, was mit unserem Verständnis der Dynamotheorie übereinstimmt. Aber für sehr kurze Zeiträume – nicht länger als 5000 Jahre, möglicherweise sogar nur wenige Jahrzehnte – führte das Schmelzen von titanreichen Gesteinen an der Grenze zwischen Kern und Mantel des Mondes zur Entstehung eines sehr starken Feldes.“
Das würde erklären, warum einzelne Proben extrem hohe Feldstärken aufzeichnen, während der globale Mittelwert deutlich niedriger lag.
Zufall als Verzerrungsfaktor
Mitautor Associate Professor Jon Wade zieht einen Vergleich: „Wenn wir Außerirdische wären, die die Erde erforschen, und nur sechs Mal hier gelandet wären, hätten wir wahrscheinlich eine ähnliche Verzerrung bei der Probenahme, insbesondere wenn wir eine flache Oberfläche für die Landung ausgewählt hätten.“
Die Modelle der Arbeitsgruppe zeigen, dass eine zufällige Probenahme mit hoher Wahrscheinlichkeit kein stark magnetisiertes Gestein erfasst hätte. Dass die Apollo-Missionen gleich mehrfach titanreiche Basalte sammelten, war also statistisch gesehen eher ein Sonderfall.
Artemis soll Interpretation stützen
Mitautor Dr. Simon Stephenson betont: „Wir sind nun in der Lage, vorherzusagen, welche Arten von Proben welche Magnetfeldstärken auf dem Mond bewahren werden. Die bevorstehenden Artemis-Missionen bieten uns die Möglichkeit, diese Hypothese zu überprüfen und tiefer in die Geschichte des Mondmagnetfelds einzutauchen.“
Das Artemis-Programm soll erstmals seit Jahrzehnten wieder Menschen auf den Mond bringen – und diesmal auch Regionen jenseits der klassischen Mare-Gebiete untersuchen. Sollten dort überwiegend schwach magnetisierte Gesteine gefunden werden, würde das die neue Interpretation stützen.
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