[ziesell]

Rückseite des Mondes: Vielfältiger Vulkanismus am Landeplatz von Chang'e 6

Die chinesische Landefähre Chang'e 6 soll auf der Rückseites des Mondes landen. Am Landeplatz soll es einem Forschungsteam zufolge merkwürdige vulkanische Aktivitäten in der Vergangenheit gegeben haben.



Eine internationale Forschungsgruppe aus China, Deutschland und den USA unter Leitung der Hong Kong University (HKU) hat die vorgesehene Landestelle der chinesischen Mission Chang'e 6 untersucht: das Apollo-Becken und dessen Umgebung auf der erdabgewandten Mondseite.

Diese Region befindet sich innerhalb des Südpol-Aitken-Beckens (South Pole-Aitken basin, SPA), der größten bekannten Einschlagstelle im Sonnensystem. Das SPA erstreckt sich auf 2.400 x 2.050 Kilometern und soll vor etwa 4,3 Milliarden Jahren entstanden sein.

Der Apollo-Krater ist wesentlich jünger und weist eine doppelringige Struktur auf. Der innere Ring besteht aus Berggipfeln und hat einen Durchmesser von 247 Kilometern. Der äußere Ring hat einen Durchmesser von 492 Kilometern. Es ist die größte Einschlagstelle im Südpol-Aitken-Becken.

Die unterschiedlichen Mondseiten

Besonders die asymmetrischen Mondseiten und deren Zusammensetzung, die Krustendicke und der Mare-Vulkanismus sind für die Fachwelt ein Rätsel. Bereits im Jahr 2011 stellte die Grail-Mission (Gravity Recovery and Interior Laboratory) der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa fest, dass die Kruste der fernen Seite im Durchschnitt 20 Kilometer dicker ist als die der nahen Seite.

Sowohl auf der nahen als auch auf der fernen Seite gibt es eine Vielzahl von Kratern, aber auf der nahen Seite gibt es auch ausgedehnte vulkanische Ebenen (Mondmaria), die etwa 31 Prozent der gesamten Fläche der nahen Seite bedecken. Die abgewandte Seite ist nur zu rund einem Prozent von vulkanischen Ebenen bedeckt.

Die Entstehung des Mondes

Der Grund für die unterschiedliche Dicke der beiden Mondseiten soll in der Entstehungsgeschichte des Trabanten liegen. Dieser soll sich aus Trümmerteilen geformt haben, die bei der Kollision der jungen Erde mit dem marsgroßen Protoplaneten Theia vor 4,5 Milliarden Jahren entstanden.

Die Oberfläche der Erde schmolz durch den gigantischen Einschlag vollständig und strahlte Wärme auf die nahe Seite des Mondes ab, so dass diese länger geschmolzen blieb. In der Fachwelt geht man davon aus, dass das Gestein auf der erdnahen Seite verdampft und auf der kühleren erdabgewandten Seite kondensiert. So soll die dickere Kruste auf der erdabgewandten Seite entstanden sein.

Der asymmetrische Vulkanismus auf dem Mond

Die unterschiedliche Krustendicke wiederum soll für den asymmetrischen Vulkanismus auf dem Mond verantwortlich sein. Auf dem größten Teil der Rückseite ist die Mondkruste dicker. Dort kann das Magma zwar durch Risse im Gestein aufsteigen, jedoch nicht bis zur Oberfläche durchbrechen. Dort, wo die Kruste dünner ist, kann die Lava tatsächlich ausbrechen.

Das SPA und das Apollo-Becken stellen einen gewissen Widerspruch dar, obwohl beide auf der mondabgewandten Seite liegen. Das liegt daran, dass sie sich tief in die Mondkruste eingegraben haben. An der Basis dieser riesigen Einschlagstellen ist die Kruste dünner als anderswo auf der Mondrückseite. Es gibt in diesem Becken zwar vulkanische Ebenen, doch nur fünf Prozent der Fläche sind mit basaltischen Lavaströmen bedeckt.

Zwei große Vulkanausbrüche in der Vergangenheit?

Dieses Paradox könnte so erklärt werden, dass die dem Mond zugewandte Seite mehr radioaktive Elemente enthält als die abgewandte Seite. Die Elemente könnten Wärme erzeugt haben, die den unteren Erdmantel zum Schmelzen brachte. Dies führte zu weitaus mehr Magma, einer dünneren Kruste und schließlich zu mehr Vulkanismus.

Einiges deutet auch darauf hin, dass es in der Region des Apollo-Beckens zwei große Vulkanausbrüche gab, die sich vom Nektarium (vor circa 4,05 Milliarden Jahren) bis zur eratosthenischen Periode (vor circa. 1,79 Milliarden Jahren) erstreckten. Die Krustendicke beeinflusste die vulkanische Aktivität in der Region maßgeblich.

Der eine Vulkanausbruch fand vor etwa 3,35 Milliarden Jahren statt und soll laut Forschungsteam die gesamte Region mit Magma bedeckt haben. Dieses Magma wies eine geringe Titan-Konzentration auf.

Der andere Vulkanausbruch fand vor 3,07 Milliarden Jahren statt, bestand wahrscheinlich aus titanreichem Magma und war eher lokal begrenzt. Der Vulkan brach in der Nähe des Kraters Chaffee S aus und breitete sich mit abnehmender Dicke nach Osten aus.


Die Chang'e-6-Mission ist die weltweit erste Mission zur Rückführung von Proben von der Rückseite des Mondes (credit: Yuqi Qian).

Ein geologischer Rahmen für die Chang'e-6-Mission

Das Forschungsteam geht davon aus, dass die Entnahme einer Probe aus der Nähe von Chaffee S den größten wissenschaftlichen Nutzen erbringen wird. Diese Region besteht aus titanreichem Basalt auf der Oberseite, titanarmem Basalt auf der Unterseite und aus verschiedenen Auswurfstücken von den Einschlägen. Entsprechend können sich dort auch exotische Materialien aus dem Weltall befinden.

Die verschiedenen Proben könnten Aufschluss über die magmatischen Prozesse geben, die auf der mondfernen Seite stattfanden. Mit einem Vergleich der Proben von den Apollo-Missionen auf der nahen Seite könnte festgestellt werden, warum der Vulkanismus auf der fernen Seite so begrenzt war.

Bisher ist die Universität Hongkong die einzige Uni in Hongkong, die Mondproben der Vorgängermission Chang'e 5 besitzt. Entsprechend erhofft sich das Team, auch von der chinesischen Probenrückholmission Chang'e 6 eine Probe zu erhalten.
Zur Studie

Die Forschungsarbeit wurde in der Juli-Ausgabe 2024 der Fachzeitschrift Earth and Planetary Science Letters veröffentlicht: Long-lasting farside volcanism in the Apollo basin: Chang'e-6 landing site (Lang anhaltender farsidischer Vulkanismus im Apollo-Becken: Chang'e-6-Landestelle).

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