Der aktive Kern des Mondes

Seismometer-Daten der Apollomission liefern nach neuer Analyse ein genaueres Bild vom inneren Aufbau des Erdtrabanten.

Vor fast 40 Jahren zeichneten vier Seismometer Tausende von Mondbeben auf. Dieser Datenschatz, aus dem Wissenschaftler die Schichtenstruktur des Mondes folgerten, wurde nun von einem amerikanischen Forscherteam neu analysiert. Sie bestätigen, dass der Erdtrabant alles andere als geologisch tot ist und der Mondkern sowohl aus einem festen als auch einen flüssigen Bereich besteht.

„Unsere Ergebnisse legen einen festen inneren und einen flüssigen äußeren Kern nahe“, berichten Renee C. Weber vom Nasa Marshall Space Flight Center und seine Kollegen von der Arizona State University in Tempe. Die Grundlage dieser Annahme bilden aufwendige Analysen der seismischen Rohdaten, die im Zeitraum zwischen 1969 und 1977 gesammelt wurden. Besser als bisher konnten die Forscher störende Rauschsignale herausfiltern und die Laufzeiten der so genannten S- und P-Wellen durch das Mondinnere bestimmen. Reflexionen und Berechnungen der seismischen Wellen an den unterschiedlichen Schichtgrenzen ließen sich so genauer ermitteln.

Obwohl die meisten Mondbeben mit einer durchschnittlichen Stärke von 2 auf der Richterskala relativ schwach waren, gelang durch die Datenanalyse ein genauerer Blick auf den Mondkern. Im Zentrum liegt daher wahrscheinlich ein fester Kern, der hohe Anteile an Eisen und einen Durchmesser von 440 Kilometern aufweist. Um diesen herum erstreckt sich ein flüssiger, äußerer Kern mit einer Schichtdicke von etwa 100 Kilometern. Der Übergang zum Mantel des Mondes mit einem Gesamtdurchmesser von 3476 Kilometern wird dominiert von einer teilweise aufgeschmolzenen Schicht von etwa 150 Kilometern Dicke. 

Aus den seismischen Daten lässt sich ebenfalls auf die Zusammensetzung des Mondkerns schließen. „Basierend auf den Phasendiagrammen der Eisenlegierungen und der Gegenwart von Teilschmelzen, enthält der Kern wahrscheinlich weniger als sechs Gewichtsprozent an leichteren Komponenten“, folgern die Forscher. Dazu zählen vor allem Schwefelverbindungen. Siginifikante Wasseranteile schließen Weber und Kollegen wegen einer wahrscheinlichen Temperatur von etwa 1650 Kelvin im Kern-Mantel-Bereich aus.

Diese Studie ergänzt die Selenologie, die „Geologie des Mondes“, um detaillierte, neue Erkenntnisse zum Aufbau des Mondkerns. Sie unterstützt die Vermutung, dass der Mond kein schlichter, starrer Himmelskörper ist, sondern eine gewisse seismische Aktivität aufweist. Bereits vor einigen Jahren fanden Mondforscher von der Brown University in Providence ebenfalls relativ junge Anzeichen auf Vorgänge im Mondinneren. Aus der Form ungewöhnlich scharfer Geländestrukturen schlossen sie auf Gasausbrüche, die vor etwa einer Million Jahre den Erdtrabanten erschüttert haben könnten. Als Ursache führten sie Ausgasungen von Magmaresten im Mondinneren an.

Jan Oliver Löfken

Weiterführende Literatur:

• P. H. Schultz, M. I. Staid und C. M. Pieters, Lunar activity from recent gas release. Nature 444, 184 (2006)
doi: 10.1038/nature05303
• M. A. Wieczorek et al., The Constitution and Structure of the Lunar Interior, Rev. Mineral. Geochem. 60, 221 (2006)
doi: 10.2138/rmg.2006.60.3
• A. S. Konopliv, A. B. Binder, L. L. Hood, W. L. Kucinskas, J. G. Williams, Improved Gravity Field of the Moon from Lunar Prospector. Science 281, 1476 (1998)
  doi: 10.1126/science.281.5382.1476
• L. L. Hood, D. L. Mitchell, R. P. Lin, M. H. Acuna, A. B. Binder, Initial measurements of the lunar induced magnetic dipole moment using Lunar Prospector Magnetometer data. Geophys. Res. Lett. 26, 2327 (1999)
  doi: 10.1029/1999GL900487

KK