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News: Harte Schale, weicher Kern

Die Astronauten der Apollo-Missionen hatten bereits bei der Auswertung von Erdbeben den Verdacht, der Mond sei in seinem Inneren teilweise geschmolzen. Jetzt geben präzise Lasermessungen neue Aufschlüsse über die Gezeiten auf dem Mond - und somit auch über sein Inneres.
Laserreflektor
Zahlreichen bemannten und unbemannten Missionen zum Mond ist es zu verdanken, dass die Entfernung zwischen der Erde und ihrem Trabanten jederzeit auf einige Zentimeter genau zu bestimmen ist. Die Astronauten der Apollo-11-Mission hatten dort bereits 1969 mehrere Laserreflektoren installiert. Später hatten amerikanische und sowjetische Missionen ein ganzes Netzwerk von Reflektoren errichtet, die bis heute glänzend funktionieren.

Die 46 mal 46 Zentimeter großen Reflektoren bestehen aus 100 Siliziumwürfeln, die einen von der Erde kommenden Laserstrahl zurückwerfen. Ein solcher Laserstrahl, der durch das Okular eines Teleskops auf den Mond gerichtet wird, weitet sich an seinem Ziel auf einen Durchmesser von mehr als sechs Kilometern auf. Trifft er einen der Reflektoren, lässt sich mithilfe extrem empfindlicher Geräte aus den Laserlaufzeiten die Entfernung des Mondes von der Erde bestimmen.

Auf diese Weise fanden Forscher beispielsweise heraus, dass sich der Mond in jedem Jahr um 3,8 Zentimeter von der Erde entfernt. Der Grund sind die Gezeiten auf der Erde, durch die sich der Mond selber abbremst.

Auch der Mond unterliegt Gezeiten, und zwar durch Sonne und Erde. Alle 27 Tage heben und senken sich deshalb jene Reflektoren um rund zehn Zentimeter. Und aus diesen Bewegungen lässt sich die so genannte Lovesche Zahl ableiten, die Ausdruck der Elastizität des Mondes ist. Die Lovesche Zahl des Mondes beträgt 0,03. Weil die Erde größer ist, liegt die Zahl unseres Planeten sehr viel höher bei 0,30. Die Landoberfläche unseres Planeten bewegt sich deshalb täglich um bis zu einem halben Meter auf und ab.

Über den Schalenbau des Mondes ist weit weniger bekannt als über den inneren Bau der Erde. So macht der Mondkern aus Eisen und Nickel gerade einmal zwei Prozent der Gesamtmasse des Trabanten aus, während in der Erde beinahe ein Drittel der Masse im Kern steckt. Solche Erkenntnisse stammen unter anderem aus der Auswertung von Mondbebenwellen im Rahmen der Apollo-Missionen. Doch der Mond ist tektonisch weitgehend inaktiv, und so fehlt den Forschern bis heute ein detailliertes Bild des Mondinneren. Was ihnen bleibt, sind die präzisen Verformungsmessungen des seit über 30 Jahren laufenden Lunar Laser Ranging Experiment.

Mit ihrer Hilfe konnten James Williams vom Jet Propulsion Laboratory in Pasadena und seine Mitarbeiter die These erhärten, dass der Mond in seinem Inneren wenigstens teilweise geschmolzen ist. Die Astronauten der Apollo-Missionen hatten bereits beobachtetet, dass die Mondbebenwellen in rund 1000 Kilometern Tiefe - das entspricht etwas mehr als der halben Strecke zum Mondmittelpunkt - deutlich an Energie verloren.

Williams und seine Kollegen vermuten, dass die teilweise geschmolzene Zone eher im direkten Umfeld des kleinen Kerns liegt. Ob hier Material des Mondmantels flüssig ist oder aber der Eisen-Nickel-Kern teilweise kristallisiert ist, können die Forscher bislang allerdings nicht sagen.

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