Erforschung des mondes

Im Lauf der letzten Jahrhunderte gewann man mit Hilfe von Teleskopen ein recht umfassendes Bild der sichtbaren Mondseite. Aufnahmen von der erdabgewandten Seite entstanden erstmals im Oktober 1959, als die sowjetische Raumsonde Lunik III den Mond umflog. Die Photographien zeigten, dass die Rückseite der Vorderseite prinzipiell sehr ähnlich ist, jedoch keine großen Maria aufweist. Man weiß heute, dass sich auf dem ganzen Mond Krater befinden, von riesigen bis zu winzig kleinen Kratern. Aufnahmen aus den US-Raumsonden Ranger 7, 8 und 9 sowie Orbiter 1 und 2, gestartet in den Jahren 1964 und 1966, bestätigten diese Befunde.

In den sechziger Jahren waren unbemannte Mondlandungen mit den US-amerikanischen Sonden Surveyor und den sowjetischen Sonden Luna bzw. Lunik (so hießen die ersten drei Sonden) erfolgreich. Zwischen 1969 und 1972 führten die USA im Rahmen des Apollo-Programms einige bemannte Mondexpeditionen durch. Alle diese Unternehmungen ermöglichten direkte Messungen von physikalischen und chemischen Eigenschaften des Mondes (siehe Raumforschung). Die Apollo-Astronauten sammelten Gesteins- und Bodenproben, fertigten Tausende von Photographien an und installierten Instrumente auf dem Mond, die Messdaten zur Erde funkten (Telemetrie). Unter anderem ermittelte man die Temperatur und den Gasdruck auf der Mondoberfläche, ferner den Wärmefluss aus dem Mondinneren. Außerdem analysierte man die Moleküle und Ionen der heißen Gase, die von der Sonnenatmosphäre ausgehen (der so genannte Sonnenwind; siehe Strahlungsgürtel). Weiterhin wurden das magnetische Feld und das Gravitationsfeld des Mondes gemessen. Man untersuchte auch die seismischen Schwingungen der Mondoberfläche, die von Mondbeben, Erdrutschen oder Meteoriteneinschlägen hervorgerufen werden. Mit Hilfe von Laserstrahlen wurde die genaue Entfernung zwischen Erde und Mond ermittelt.

Aus Altersbestimmungen an Mondgesteinen weiß man, dass der Mond rund 4,6 Milliarden Jahre alt ist, wie die Erde und vermutlich auch das übrige Sonnensystem. Das Gestein aus den Maria des Mondes entstand vor 3,16 bis 3,96 Milliarden Jahren durch Erstarren flüssiger vulkanischer Gesteine und ähnelt in seinen Eigenschaften den irdischen Basaltgesteinen. Andere Proben von der Mondoberfläche waren Gläser, Brekzien (komplexe Ansammlungen von Gesteinstrümmern, die durch Wärme und Druck gebildet wurden) und Regolith (Gestein, das im Lauf von Jahrmilliarden durch die Meteoriteneinschläge fein zerkleinert wurde). Siehe Geologie; Magmatite

Das Magnetfeld des Mondes ist weniger stark als das der Erde. Einige Mondgesteine sind schwach magnetisch. Magnetische und andere Messungen lassen vermuten, dass die Temperatur im Mondinneren rund 1 600 °C beträgt. Sie liegt damit über dem Schmelzpunkt der meisten Mondgesteine. Aus seismischen Aufzeichnungen folgerte man, dass einige Bereiche nahe dem Mondmittelpunkt flüssig sein können.

Mit Hilfe von Seismometern an der Mondoberfläche registrierte man pro Jahr 70 bis 150 Einschläge von Meteoriten, die Massen zwischen 100 Gramm und 1 000 Kilogramm haben. Also wird der Mond immer noch bombardiert, allerdings nicht so häufig wie in der Vergangenheit.

Bei den sechs bemannten Mondlandungen der Apollo-Missionen 11, 12 und 14 bis 17 wurden insgesamt 384 Kilogramm Mondgestein mitgebracht. Bei der letzten Expedition, Apollo 17, flog der Geologe H. H. Schmitt mit. Er verbrachte 22 Stunden im Taurus-Littrow-Tal und legte mit einem Mondfahrzeug eine Strecke von 35 Kilometern zurück. Auch heute sind die Auswertungen aller Mess- und Analyseergebnisse der Mondmissionen noch nicht abgeschlossen.

Neue Ergebnisse brachten die Erkundungen der 1992 gestarteten Jupitersonde Galilei und der 1994 gestarteten Mondsonde Clementine. Anfang 1994 nahm Clementine 1,8 Millionen Bilder der Mondoberfläche auf. Dabei wurde möglicherweise ein größeres Vorkommen von Eis entdeckt. Mit Mondgestein vermischt liegt es in einem zwölf Kilometer tiefen Krater nahe des Mondsüdpols. Die mutmaßliche Eismasse wurde mit Hilfe von Radarstrahlen entdeckt, die von Clementine ausgesandt, vom Mond reflektiert und von Observatorien auf der Erde empfangen wurden.

Bisher galt der Mond als wasserlos. Durch die hohen Temperaturen von über hundert Grad während der Mondtage würde Wasser vollständig verdunsten, und die schwache Schwerkraft des Erdtrabanten würde dieses Gas in den Weltraum entweichen lassen. Die Gashülle des Mondes ist dünner als jedes bisher im Labor hergestellte Vakuum. Aber schon 1961 hatten Wissenschaftler vermutet, daß es dennoch auf dem Mond Eis geben könnte. Das Wasser hätte diesen theoretischen Überlegungen zufolge während der Entstehung des Mondes frei werden oder durch Aufschläge von Kometen auf den Mond gelangen können. Kometenköpfe bestehen zu einem großen Teil aus Eis. In so genannten Kältefallen (extrem kalte Gebiete, die nie von der Sonne beschienen werden) könnte das Eis über geologische Zeiträume hinweg erhalten bleiben. Solche Regionen sind in der Nähe der Pole zu erwarten. Mondnächte dürften ungefähr -150 °C kalt sein.

Der neue Fund scheint diese Spekulation zu bestätigen. Clementine erkundete einen Einschlagkrater mit über 2 500 Kilometer Durchmesser, das Aitken-Becken, in dem der lunare Südpol liegt. Mit einer Tiefe von zwölf Kilometern erfüllt das Becken alle Bedingungen für eine Kältefalle. Im ewigen Schatten dieses Kraters entdeckten die Forscher Anzeichen für ein Vorkommen von Eis, vielleicht aber auch von anderen Substanzen. Das fleckige, schmutzige, mit Mondgestein vermischte Eis bedeckt eine Fläche von etwa 100 Quadratkilometern. Die Begrenztheit des Vorkommens spricht für einen ehemaligen Kometen als Quelle.