Es ist ein halbes Jahrhundert her, seit die Apollo-Missionen vom Mond zurückgekehrt sind, und doch verblüffen uns die Mondproben, die sie mit nach Hause brachten.
Einige dieser Gesteine sind mehr als 3 Milliarden Jahre alt und scheinen in Gegenwart eines starken geomagnetischen Feldes, wie dem auf der Erde, entstanden zu sein. Aber der Mond hat heute keine Magnetosphäre; es ist zu klein und dicht, bis ins Innerste durchgefroren.
Im Gegensatz zur Erde wimmelt es im Inneren des Mondes nicht ständig von elektrisch leitfähigem Material, das überhaupt erst ein Erdmagnetfeld erzeugt. Also, warum sagen uns Mondfelsen etwas anderes?
Es ist möglich, dass der Mond nicht so schnell zugefroren ist, wie wir dachten; vor ein paar Milliarden Jahren war sein Kern vielleicht noch leicht geschmolzen.
Aber selbst wenn das Feld überraschend lange aufrechterhalten wurde, ist es unwahrscheinlich, dass die Stärke dieses Felds – angesichts der Größe des Mondes – mit dem übereinstimmt, was die Oberflächengesteine uns sagen.
Einige Wissenschaftler vermuten, dass der Mond früher mehr wackelte, wodurch die Flüssigkeit in seinem Bauch etwas länger wegschwappte. Konstante Meteoriten könnten dem Mond auch einen Energieschub gegeben haben.
Forscher haben die Frage zuvor aus einem neuen Blickwinkel betrachtet, indem sie darauf hindeuteten, dass Flecken der Mondoberfläche kurzen Ausbrüchen intensiver magnetischer Aktivität ausgesetzt waren.
In dieser neuesten Studie hat ein Duo von der Stanford and Brown University in den USA ein Modell vorgeschlagen, das beschreibt, wie sich diese kurzlebigen, aber mächtigen Felder bilden könnten.
“[I]Anstatt darüber nachzudenken, wie man ein starkes Magnetfeld kontinuierlich über Milliarden von Jahren antreibt, gibt es vielleicht eine Möglichkeit, intermittierend ein hochintensives Feld zu erzeugen“, erklärt der Planetenforscher Alexander Evans.
„Unser Modell zeigt, wie das passieren kann, und es stimmt mit dem überein, was wir über das Innere des Mondes wissen.“
In den ersten Milliarden Jahren der Existenz des Mondes war sein Kern nicht viel heißer als der Mantel darüber. Dies bedeutete, dass die Wärme aus dem Inneren des Mondes nirgendwo abgeführt werden konnte, was normalerweise dazu führt, dass sich geschmolzenes Material bewegt. Die leichteren, heißeren Stücke neigen dazu, aufzusteigen, bis sie abkühlen, während die dichteren, kälteren Stücke sinken, bis sie sich erwärmen, und so weiter und so weiter.
Etwas anderes muss den Topf gerührt und ein Magnetfeld erzeugt haben.
In seiner Jugend bedeckte wahrscheinlich ein Ozean aus geschmolzenem Gestein den Mond, und als das Objekt abkühlte, wäre dieses Gestein mit etwas anderen Geschwindigkeiten erstarrt.
Die dichtesten Mineralien wie Olivin und Pyroxen wären auf den Boden gesunken und zuerst abgekühlt, während leichtere Elemente wie Titan nach oben geschwommen und zuletzt abgekühlt wären.
Titanreiches Gestein hätte jedoch mehr gewogen als die darunter liegenden Feststoffe, was dazu führen würde, dass Brocken in der Nähe der Mondkruste durch den Mantel bis in den Kern fielen.
Forscher glauben, dass dieser sinkende Effekt bis vor mindestens 3,5 Milliarden Jahren anhielt, wobei mindestens hundert Tropfen titanreichen Materials in einer Milliarde Jahren den „Tiefpunkt“ erreichten.
Jedes Mal, wenn eine dieser massiven Platten mit einem Radius von etwa 60 Kilometern (37 Meilen)In Verbindung mit dem Kern hätte die Temperaturabweichung vorübergehend einen überraschenden Konvektionsstrom neu entzündet, einen Strom, der stark genug war, um einen starken Magnetismusimpuls zu erzeugen.
„Man kann es sich ein bisschen wie einen Wassertropfen vorstellen, der auf eine heiße Pfanne trifft“, sagt Evans.
„Sie haben etwas wirklich Kaltes, das den Kern berührt, und plötzlich kann viel Wärme herausfließen.
Die neuen Modelle könnten helfen zu erklären, warum verschiedene Mondgesteine unterschiedliche magnetische Signaturen aufweisen. Die Magnetosphäre des Mondes war möglicherweise kein konstantes oder konsistentes Phänomen.
Die Autoren testen nun ihre Erklärung, indem sie auf Mondgestein zurückblicken, um zu sehen, ob sie einen schwachen magnetischen Hintergrund entdecken können, der nur gelegentlich von einer stärkeren Kraft durchdrungen wird. Das Vorhandensein eines schwächeren magnetischen Brummens würde darauf hindeuten, dass eine stärkere Magnetosphäre die Ausnahme und nicht die Regel war.
Die Studie wurde veröffentlicht in Naturastronomie.