Verschütteter Vulkan unter dem Dewar-Wirbel deutet auf einen antiken lunaren Dynamo hin

Der Mond besitzt heute keine Magnetosphäre. Das steht außer Frage. Ob er jemals eine hatte, ist eine Frage, die Planetenwissenschaftler seit Jahrzehnten spaltet, wobei Gesteinsproben aus der Apollo-Ära und moderne Orbitalinstrumente hartnäckig in unterschiedliche Richtungen weisen. Nun behauptet ein Forscherteam der ETH Zürich, des DLR und des Instituts für Angewandte Geowissenschaften, die Debatte entscheiden zu können – mit Belegen von einer vulkanischen Struktur, die unter einem Flecken der Mondrückseite begraben liegt, den niemand auf der Erde direkt sehen kann.

Ihre Schlussfolgerung: Der Mond beherbergte einst einen magnetischen Dynamo. Der Beweis, so argumentieren sie, liegt unter einer schwachen Oberflächenmarkierung namens Dewar-Wirbel, wo ein langdormanter Vulkan in der Mondkruste eingeschlossen zu sein scheint.

Eine jahrzehntelange Debatte über ein fehlendes Feld

Wissenschaftler sind sicher, dass dem Mond derzeit ein globales Magnetfeld fehlt. Die Meinungsverschiedenheit betrifft die Vergangenheit. Messungen von Apollo-Proben und von Instrumenten an Bord orbitierender Raumfahrzeuge haben sich als spaltend erwiesen, wobei jeder Datensatz die Geschichte in eine andere Richtung lenkte, und so tobte die Debatte weiter, anstatt sich aufzulösen.

Ein Teil der Schwierigkeit besteht darin, dass ein Magnetfeld nur indirekte Spuren hinterlässt. Gesteine können die Richtung und Stärke eines Umgebungsfeldes in dem Moment aufzeichnen, in dem sie abkühlen und ihre Magnetisierung fixieren, doch diese Aufzeichnungen werden später durch Erhitzung, Zerklüftung und Bombardement überschrieben. Die magnetische Geschichte des Mondes zu lesen bedeutet, Material zu finden, das Milliarden von Jahren intakt überdauert hat, und es mit einem Verständnis der Geologie zu verbinden, die es hervorbrachte.

Ein ungewöhnlicher Flecken der Mondrückseite

Hier kommt Dewar ins Spiel. Das Merkmal liegt auf der Mondrückseite, nordwestlich des Südpol-Aitken-Beckens (SPA), einer Region, die bereits für ihre potenziellen Wasserressourcen bekannt ist. Dewar erregte Aufmerksamkeit, weil es zwei unterschiedliche Anomalien zugleich zu beherbergen schien – eine magnetische und eine gravitative.

Planetengeologen kennen den Dewar-Wirbel seit langem und klassifizierten ihn schließlich als „Cryptomare“, eine Kategorie, die antike Basaltablagerungen beschreibt, die unter Schichten von Einschlagstrümmern verborgen liegen. Er trägt zudem einen „lunaren Wirbel“, eine Oberflächenmarkierung, die wie ein Pinselstrich über die Landschaft erscheint und fast immer mit einer magnetischen Anomalie zusammenfällt.

Dewar hebt sich aus zwei Gründen hervor. Wirbel treten typischerweise in Gruppen auf, während Dewar relativ isoliert ist. Und er sitzt direkt auf einem geochemischen Hotspot, der reich an Eisenoxid, Titandioxid, Thorium und Pyroxen ist – eine ungewöhnliche Materialkonzentration, die auf etwas Substanzielles darunter hindeutet.

Das Untergrund mit Schwerkraft und Magnetismus lesen

Um herauszufinden, was tatsächlich zwischen dem Wirbel und der tieferen Kruste verborgen ist, stellten die Forscher Orbitaldaten aus einer Vielzahl von Gravitations- und Magnetsensoren zusammen, darunter jene an Bord von GRAIL, Lunar Prospector und Kaguya. Die Kombination dieser Messungen ermöglichte es ihnen, eine informationstheoretische Technik namens Variation of Information (VI) anzuwenden, um die „Inversion“ der Daten zu berechnen – im Wesentlichen vom Beobachteten zurückzuschließen, um zu bestimmen, welcher Art von Objekt sie entstammen könnten.

Das resultierende Bild ist konkret. Der geologische Körper direkt unter dem Dewar-Wirbel ist etwa 60 Kilometer breit und reicht zwischen 5 und 9 Kilometer tief. Entscheidend ist, dass er dichter ist als das umgebende Gelände, was eine „gravitative Anomalie“ in den Orbitalmessungen erzeugt – und derselbe Körper geht mit einem starken Magnetisierungsgrad einher.

• Größe: etwa 60 Kilometer im Durchmesser, 5 bis 9 Kilometer in die Tiefe reichend.
• Dichte: höher als die umgebende Kruste, was die gravitative Anomalie erzeugt.
• Magnetismus: stark magnetisiert, passend zum Wirbel darüber.
• Datenquellen: Gravitations- und Magnetsensoren an Bord von GRAIL, Lunar Prospector und Kaguya.

Ein unter dem Wirbel verborgener Vulkan

Nachdem das Team die allgemeinen Dimensionen und die Dichte des Objekts ermittelt hatte, wurde die Identifizierung klarer: Der Dewar-Wirbel sitzt direkt auf einem verschütteten Vulkan. Die Struktur ist mit ziemlicher Sicherheit seit Milliarden von Jahren nicht ausgebrochen – ein glücklicher Umstand, da ein Ausbruch wahrscheinlich die Schichten feinen Regoliths weggeschwemmt hätte, die seit fast ebenso langer Zeit darüber liegen.

Diese Erhaltung macht den Ort so wertvoll. Der vulkanische Körper und das magnetisierte Material um ihn herum scheinen der Art von Störung entgangen zu sein, die magnetische Aufzeichnungen anderswo auf dem Mond auslöscht, und hinterlassen ein vergleichsweise ordentliches Archiv der Bedingungen tief in der Mondgeschichte.

Warum ein Vulkan zur Dynamo-Frage spricht

Die Logik, die einen verschütteten Vulkan mit der magnetischen Vergangenheit des Mondes verbindet, verläuft über die Magnetisierung selbst. Stark magnetisierte Krustengesteine haben diese Signatur allgemein erworben, als sie in Anwesenheit eines Magnetfeldes abkühlten. Wenn der Körper unter Dewar sowohl eine vulkanische Struktur als auch stark magnetisiert ist, dann war ein Magnetfeld vorhanden, als dieses Material entstand und abkühlte – ein Feld, das im globalen Maßstab einen im Mond arbeitenden Dynamo erfordert hätte.

Das ist das Argument, das die Forscher vorbringen. Statt sich auf umstrittene Messwerte einzelner Proben zu stützen, verknüpfen sie eine magnetische Anomalie mit einer spezifischen, vermessenen geologischen Struktur und geben der Dynamo-Hypothese einen physischen Anker auf der Rückseite. Wenn die Interpretation Bestand hat, bewegt sich die jahrzehntelange Debatte darüber, ob der Mond jemals sein eigenes Magnetfeld erzeugte, von einer offenen Frage zu einer geklärten Schlussfolgerung.

Offene Fragen

Selbst eine überzeugende Antwort lässt vieles ungeklärt. Wann genau arbeitete der Dynamo, und wie lange? Wie stark war das Feld im Vergleich zu dem der Erde? Was hat es letztlich abgeschaltet? Und welches ist die genaue Beziehung zwischen lunaren Wirbeln und den magnetischen Anomalien, die sie so zuverlässig begleiten – schirmen die magnetischen Gesteine die Oberfläche vor Weltraumverwitterung ab und bewahren so das helle Wirbelmuster, oder ist ein anderer Prozess am Werk?

Der Dewar-Standort könnte auch ein attraktives Ziel für zukünftige Studien sein. Seine Kombination aus einem Cryptomare, einem Wirbel, einem geochemischen Hotspot und einem verschütteten vulkanischen Körper in einem relativ kompakten Gebiet macht ihn zu einem natürlichen Kandidaten für detaillierte Fernerkundungskampagnen und möglicherweise für eine Probenrückführung, die die magnetische Aufzeichnung direkt im Labor testen könnte.

Wichtigste Erkenntnisse

• Der Mond hat heute keine Magnetosphäre, aber ob er jemals eine hatte, wird seit Jahrzehnten debattiert.
• Eine neue Arbeit der ETH Zürich, des DLR und des Instituts für Angewandte Geowissenschaften argumentiert, dass der Mond einst einen magnetischen Dynamo besaß.
• Die Belege konzentrieren sich auf den Dewar-Wirbel, ein isoliertes Merkmal der Mondrückseite nordwestlich des Südpol-Aitken-Beckens.
• Schwerkraft- und Magnetfelddaten von GRAIL, Lunar Prospector und Kaguya wurden mithilfe der Variation of Information kombiniert, um die Messungen zu invertieren.
• Der verschüttete Körper ist etwa 60 Kilometer breit, 5 bis 9 Kilometer tief, dichter als seine Umgebung und stark magnetisiert.
• Die Forscher identifizieren ihn als einen verschütteten Vulkan, der seit Milliarden von Jahren ruht und den Regolith darüber bewahrt hat.

Dieser Artikel basiert auf einer Reportage von Universe Today. Lesen Sie den Originalartikel.