Vor nur 2 Milliarden Jahren sickerte Lava über die Mondoberfläche, wie Teile des Mondgesteins, die von Chinas Chang’e-5-Mission geborgen wurden, enthüllt werden.
Eine chemische Analyse des vulkanischen Gesteins bestätigt, dass der Mond viel länger vulkanisch aktiv blieb, als seine Größe es für möglich halten würde, berichten Forscher online am 7. Oktober in Wissenschaft.
Chang’e-5 ist die erste Mission seit über 40 Jahren, um Mondgestein zu bergen und zur Erde zurückzubringen (SN: 01.12.20). Eine internationale Gruppe von Forschern fand heraus, dass sich die Gesteine vor 2 Milliarden Jahren gebildet haben, als sich zum ersten Mal mehrzelliges Leben auf der Erde entwickelte. Das macht sie zu den jüngsten jemals gesammelten Mondgesteinen, sagt Carolyn Crow, Mitautorin der Studie, Planetenwissenschaftlerin an der University of Colorado Boulder.
Der Mond entstand vor etwa 4,5 Milliarden Jahren. Mondgestein der Apollo- und sowjetischen Missionen der späten 1960er und 70er Jahre zeigten, dass Vulkanismus auf dem Mond während der ersten Milliarde Jahre seines Bestehens alltäglich war, mit Strömen, die Millionen, wenn nicht sogar Hunderte von Millionen Jahren andauerten.
Angesichts seiner Größe dachten Wissenschaftler, dass der Mond vor etwa 3 Milliarden Jahren begann abzukühlen und schließlich zu dem ruhigen, inaktiven Nachbarn wurde, der er heute ist. Doch ein Mangel an Kratern in einigen Regionen ließ die Wissenschaftler sich am Kopf kratzen. Teile von Himmelskörpern ohne Vulkanismus sammeln im Laufe der Zeit immer mehr Krater an, auch weil es keine Lavaströme gibt, die neues Material ablagern, das zu glatten Abschnitten aushärtet. Die glatteren Flecken des Mondes schienen darauf hinzudeuten, dass der Vulkanismus über die frühe Geschichte des Mondes hinaus bestanden hatte.
„Junger Vulkanismus auf einem kleinen Körper wie dem Mond ist schwer zu erklären, da kleine Körper normalerweise schnell abkühlen“, sagt Juliane Gross, Planetenwissenschaftlerin an der Rutgers University in Piscataway, NJ, die nicht an der Studie beteiligt ist.
Wissenschaftler hatten vorgeschlagen, dass radioaktive Elemente eine Erklärung für den späteren Vulkanismus bieten könnten. Radioaktiver Zerfall erzeugt viel Wärme, weshalb Kernreaktoren in Wasser gehalten werden. Genügend radioaktives Material im Mondmantel, der Schicht direkt unter der sichtbaren Kruste, hätte eine Wärmequelle bereitgestellt, die jüngere Lavaströme erklären könnte.
Um diese Theorie zu testen, sammelte der Chang’e-5-Lander Brocken Basalt – eine Gesteinsart, die durch vulkanische Aktivität entsteht – von einem zuvor unerforschten Teil des Mondes, von dem angenommen wird, dass er jünger als 3 Milliarden Jahre ist. Das Team stellte fest, dass das Gestein vor 2 Milliarden Jahren aus Lavaströmen gebildet wurde, aber die chemische Analyse ergab nicht die Konzentration radioaktiver Elemente, die man erwarten würde, wenn der radioaktive Zerfall den Vulkanismus erklären würde.
Dieser Befund zwingt Wissenschaftler dazu, darüber nachzudenken, welche anderen Kräfte die vulkanische Aktivität auf dem Mond aufrechterhalten haben könnten.
Eine Theorie, sagt der Koautor der Studie, Alexander Nemchin, ein Planetenwissenschaftler am Beijing SHRIMP Center und der Curtin University in Bentley, Australien, ist, dass die Gravitationskräfte der Erde das Mondinnere verflüssigt haben könnten und das Mondmagma für eine weitere Milliarde oder so vergangene Jahre am Fließen gehalten haben könnte wann es hätte aufhören sollen.
„Der Mond war vor 2 Milliarden Jahren viel näher“, erklärt Nemchin. Als sich der Mond langsam von der Erde entfernte – eine langsame Flucht, die auch heute noch funktioniert – wären diese Kräfte immer weniger stark geworden, bis der Vulkanismus schließlich versiegte.
Auch Einschläge von Asteroiden und Kometen hätten den vulkanischen Saft des Mondes am Fließen halten können, aber „zu diesem Zeitpunkt ist jede Vermutung eine gute Vermutung“, sagt Jessica Barnes, eine Planetenwissenschaftlerin an der University of Arizona in Tucson, die nicht an der Studie beteiligt war.
„Dies ist ein gutes Beispiel dafür, warum wir unseren nächsten Nachbarn kennenlernen müssen“, sagt Barnes. „Viele Leute denken, wir wissen bereits, was mit dem Mond vor sich geht, aber es ist tatsächlich ziemlich mysteriös.“