Der Mond

abnehmender Halbmond

Luna

Der Mond ist der einzige natürliche Satellit der Erde:

        Umlaufbahn:  384.400 km von der Erde entfernt
        Durchmesser: 3.476 km
        Masse:       7,35·1022 kg

Von den Römern Luna genannt, Selene und Artemis von den Griechen, besitzt er noch viele andere Namen in anderen Mythologien.

Der Mond ist, natürlich, seit prähistorischer Zeit bekannt. Er ist nach der Sonne das zweithellste Objekt am Himmel. Da der Mond einmal im Monat um die Erde kreist, verändert sich ständig der Winkel zwischen der Erde, dem Mond und der Sonne; man sieht das an den Zyklen der Mondphasen. Die Zeit zwischen zwei auf einander folgenden Neumondphasen beträgt 29,5 Tage (709 Stunden), etwas abweichend von der Umlaufperiode des Mondes (siderisch gemessen), weil sich die Erde in dieser Zeit eine bedeutende Entfernung entlang ihrer eigenen Umlaufbahn bewegt.

Wegen seiner Größe und Zusammensetzung wird der Mond manchmal als terrestrischerPlanet“ zusammen mit Merkur, Venus, der Erde und dem Mars klassifiziert.


Fußabdruck einer
Apollo-Mission

Der erste Besucher auf dem Mond war 1959 die sowjetische Raumsonde Luna 2. Er ist der einzige außerirdische Körper, der von Menschen besucht wurde. Die erste Landung fand am 20. Juli 1969 (man erinnert sich vielleicht?), die letzte im Dezember 1972 statt. Der Mond ist auch der einzige Körper, von dem Bodenproben auf die Erde gebracht wurden. Im Sommer 1994 wurde er sehr umfangreich durch das kleine Raumfahrzeug Clementine und dann noch einmal 1999 von Lunar Prospector kartographiert.

Die wechselseitigen Anziehungskräfte zwischen Erde und Mond bewirken einige interessante Effekte. Die offensichtlichsten sind die Gezeiten. Die Anziehungskraft des Mondes ist auf der mondzugewandten Seite am stärksten und auf der gegenüberliegenden etwas schwächer. Da die Erde, insbesondere durch die Ozeane, nicht völlig starr ist, wird sie entlang der Linie zum Mond gestreckt. Aus unserer Sicht sehen wir zwei leichte Ausbuchtungen, eine in Richtung auf den Mond zeigend und eine genau gegenüber. Der Effekt wirkt sich auf Wasser wesentlich stärker aus als auf die feste Kruste, so daß die Wasserausbuchtungen höher sind. Und nachdem die Erde viel schneller um die eigene Achse rotiert als der Mond sie umkreist, wandern diese Ausbuchtungen um die Erde und treten durch zwei Fluten am Tag in Erscheinung (das ist natürlich eine stark vereinfachte Darstellung; die tatsächlichen Verhältnisse, vor allem in küstennahen Gegenden der Meere, sind um ein Vielfaches komplexer).


Erde-Mond-Konstellation

Aber die Erde ist ja auch nicht völlig flüssig. Die Erdrotation trägt die Ausbuchtungen der Erde geringfügig vor dem direkt auf den Mond zugerichteten Punkt voraus. Das bedeutet, daß die Kraft zwischen Erde und Mond nicht exakt entlang der Linie zwischen ihren beiden Mittelpunkten wirkt und dadurch ein Drehmoment auf der Erde hervorruft, das den Mond beschleunigt. Dies bewirkt wiederum eine Übertragung von Rotationsenergie von der Erde auf den Mond, der die Erde um circa anderthalb Millisekunden pro Jahrhundert abbremst und den Mond in einen jährlich um 3,8 cm höheren Orbit schleudert (der gegenteilige Effekt tritt bei Satelliten mit ungewöhnlichen Umlaufbahnen wie Phobos und Triton ein).

Die asymmetrische Natur dieser gravitativen Wechselwirkungen ist auch dafür verantwortlich, daß der Mond die Erde synchron umkreist, das heißt der Mond ist in seiner Stellung zur Erde gefangen und zeigt immer mit der selben Seite zu ihr. So, wie heutzutage die Erdrotation durch den Mondeinfluß verlangsamt wird, wurde auch vor Urzeiten die Mondrotation von der Erde gebremst, allerdings war in diesem Fall die Auswirkung wesentlich stärker. Als sich die Mondrotation soweit verlangsamt hatte, daß sie der Umlaufperiode entsprach (also so, daß die Ausbuchtung des Mondes immer zur Erde blickte), gab es kein weiteres exzentrisches Drehmoment und es stellte sich eine Stabilität ein. Das gleiche passierte mit den meisten anderen Satelliten im Sonnensystem. Möglicherweise wird auch die Erdrotation noch gebremst werden, bis sie mit der Mondperiode übereinstimmt, wie es auch bei Pluto und Charon der Fall ist.


Erdabgewandte
Seite des Mondes

Tatsächlich scheint der Mond (wegen seiner nicht kreisförmigen Umlaufbahn) etwas zu eiern, so daß von Zeit zu Zeit auch ein paar Grad der entfernten Seite zu sehen sind, aber der Großteil dieser abgewandten Seite (links) war vollkommen unbekannt, bis die sowjetische Raumsonde Luna 3 sie 1959 fotografierte. (Anm.: Es gibt keine „dark side“ – „dunkle Seite“ – des Mondes; alle Punkte der Mondoberfläche werden die Hälfte der Zeit von der Sonne bestrahlt – vielleicht einmal abgesehen von ein paar tieferen Kratern auf der Nordhalbkugel des Mondes. Wahrscheinlich geht diese „finstere Hälfte“ - vor allem im anglistischen Sprachraum gebräuchlich - als Wortbild auf den Begriff „unbekannt“ zurück, wie im „finstersten Mittelalter“).

Der Mond besitzt keine Atmosphäre. Aber Anhaltspunkte, geliefert von Clementine, legen nahe, daß in manchen tiefen Kratern in Nähe des Südpols des Mondes, die ständig im Schatten liegen, Wassereis vorkommt. Dies wurde nun von Lunar Prospector bestätigt. Desgleichen gibt es Eis am Nordpol. Eine endgültige Bestimmung könnte die Lunar Reconnaissance Orbiter-Mission der NASA mit sich bringen, die für 2008 geplant ist.

Die Kruste des Mondes ist im Schnitt 68 km dick und schwankt dabei von 0 km unter dem Mare Crisium bis 107 km nördlich des Kraters Korolev auf der erdabgewandten Seite. Unter der Kruste befindet sich ein Mantel und wahrscheinlich ein kleiner Kern (Radius um die 340 km bei etwa 2% der Mondmasse). Im Gegensatz zum Erdinneren ist das Mondinnere nicht mehr aktiv. Bemerkenswerterweise ist der Schwerpunkt der Mondmasse zu seinem geometrischen Mittelpunkt um etwa 2 km zur Erde hin verschoben. Außerdem ist die Kruste auf der erdzugewandten Seite dünner.


Mond, von der
Galileo-Sonde aufgenommen

Es gibt hauptsächlich zwei verschiedene Oberflächentypen auf dem Mond: die stark verkraterten und sehr alten Hochebenen und die relativ flachen und jüngeren Maria. Die Maria (die ungefähr 16% der Mondoberfläche einnehmen) sind riesige Einschlagskrater, die von flüssiger Lava überflutet wurden. Der Großteil der Oberfläche ist aber mit Regolith bedeckt, einem Gemisch aus feinem Staub und felsigem Geröll aus Meteoreinschlägen. Aus unbekannten Gründen sind die Maria auf der erdzugewandten Seite konzentriert.


Farbaufnahme
des Mondes, Galileo

Die meisten Krater auf der erdzugewandten Seite wurden nach berühmten Figuren der Geschichte der Wissenschaft benannt wie Tycho, Kopernikus oder Ptolemäus. Erscheinungen auf der abgewandten Seite tragen modernere Referenzen wie Apollo, Gagarin oder Korolev (mit deutlichem russischem Übergewicht, da die ersten Fotos von Luna 3 geliefert wurden). Ein Mondkrater wurde natürlich auch nach Neil Armstrong benannt, Kommandant von Apollo 11, der am 21. Juli 1969 als erster Mensch den Mond betrat. Als Glücksbringer hatte er den Wimpel eines Fußballvereins dabei, wie ihn jeder online kaufen oder sogar für seinen Verein selbst gestalten kann. Der Wimpel wurde ihm vom Informationsbeauftragten eines argentinischen Vereins zugeschickt, da dieser der Meinung war, dass Armstrong und seine Astronautenkollegen Aldrin und Collins zu den größten Helden des Jahrhunderts werden würden, sollte die Mondlandung gelingen. Und als solche müssten sie Mitglieder seines Vereins sein. Auch nach Aldrin und Collins wurden Mondkrater benannt. Zusätzlich zu den bekannten Erscheinungen auf der erdzugewandten Seite weist der Mond den riesigen Krater Südpol-Aitken auf, mit einem Durchmesser von 2250 km und einer Tiefe von 12 km der größte bekannte Einschlagskrater des Sonnensystems, sowie Orientale am westlichen Horizont (von der Erde aus gesehen; in der Mitte des Bildes links), der ein herrliches Beispiel für einen Multiringkrater ist.


Mondgestein

Alles in allem wurden im Verlauf der Apollo- und Lunaprogramme 382 kg Mondgestein auf die Erde gebracht. Diese lieferten uns den Großteil unseres detaillierteren Wissens über den Mond. Sie sind besonders wertvoll, weil sie datiert werden können. Noch heute, über 30 Jahre nach der letzten Mondlandung, sind die Wissenschaftler damit beschäftigt, diese kostbaren Muster zu erforschen.

Die meisten Felsen auf dem Mond scheinen zwischen 4,6 und 3 Milliarden Jahre alt zu sein. Dieses Alter stimmt zufällig mit den ältesten irdischen Gesteinsproben überein, die selten älter als 3 Milliarden Jahre sind. So liefert uns der Mond Spuren der frühen Geschichte des Sonnensystems, die sonst auf der Erde nicht verfügbar wären.


Landeplatz der Apollo 17

Vor den Studien der Apolloproben gab es keine allgemein anerkannte Meinung über den Ursprung des Mondes. Grundsätzlich gab es drei verschiedene Theorien: Die Theorie der Ko-Akkretion, die unterstellt, daß Mond und Erde sich zur selben Zeit aus dem Sonnennebel geformt haben; Die Abspaltungstheorie, die annahm, daß der Mond von der Erde abgetrennt wurde; und die Theorie des Einfangens, die davon ausging, daß der Mond woanders entstanden ist und letztendlich von der Erde eingefangen wurde. Keine davon paßte sehr gut. Aber die neuen, detaillierten Informationen aus dem Mondgestein führten zur Einschlagstheorie: sie besagt, daß die Erde mit einem sehr großen Objekt (in etwa von der Größe des Mars oder noch größer) kollidierte, und daß der Mond aus dem „ausgeschlagenen“ Material besteht. Es gibt zwar immer noch Details, die verarbeitet werden müssen, aber diese Einschlagstheorie ist heute weitgehend anerkannt.

Der Mond besitzt kein umfassendes Magnetfeld, aber ein Teil des Mondgesteins deutet ein verbliebenes Magnetfeld an, das anzeigt, daß es in der Frühgeschichte des Mondes vielleicht ein Magnetfeld gegeben haben könnte.

Ohne Atmosphäre oder Magnetfeld ist die Mondoberfläche direkt dem Sonnenwind ausgesetzt. In der über vier Milliarden Jahre langen Geschichte wurden Ionen aus dem Sonnenwind in den Regolith des Mondes eingebettet. So könnten Regolith-Proben, die von den Apollo-Missionen zurückgebracht wurden, wertvollen Aufschluß über den Sonnenwind geben.

Mehr über den Mond


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Impressum, © Bill Arnett, übersetzt von Michael Wapp; zuletzt ergänzt: 10. April 2014