Am 25. Juni fiel ein Stück des Mondes auf die Erde. Es war kein kleines Stück: Fast zwei Kilogramm Gestein und Staub landeten auf unserem Planeten, gesammelt von der chinesischen Landefähre Chang'e-6, die sich in die Mondkruste gebohrt hatte. Das Landegerät hatte die Mondoberfläche einige Wochen zuvor erreicht, und die gesammelten Proben wurden in eine von einer Rakete gestartete Kapsel gepackt und trafen auf der Umlaufbahn des Mondes auf den Orbiter von Chang'e-6. Die 380.000 Kilometer lange Rückreise zur Erde erfolgte in einem speziell konstruierten Modul, das mit dem Fallschirm absprang und in der Inneren Mongolei landete, wo es von den erwartungsvollen Forschern eingesammelt und untersucht wurde.

Das Projekt war also ähnlich aufgebaut wie die Chang'e-5-Mission im Jahr 2020, die ebenfalls Proben vom Mond zur Erde schickte, mit einem sehr wichtigen Unterschied: Diesmal - und zwar zum ersten Mal - stammte das Material von der der Erde abgewandten Seite des Mondes, die immer der Erde zugewandt ist. Dies erforderte zusätzliche Schritte, wie den Einsatz von Satelliten in der Mondumlaufbahn zur Unterstützung der Kommunikation, aber der wissenschaftliche Nutzen macht die neue Probensammlung wahrscheinlich lohnenswert.

Gesichter des Mondes

Wenn wir zu unserem Himmelsbegleiter aufschauen, sehen wir immer dieselbe Seite, denn der Mond braucht für eine Umdrehung ungefähr genauso lange wie für eine Umrundung der Erde. Diese so genannte gebundene Umlaufbahn ist kein Zufall, sondern hängt mit dem starken Gezeiteneinfluss unseres Planeten auf den Mond zusammen. Infolgedessen kann der Mond mehr oder weniger in zwei Hemisphären unterteilt werden: eine Seite ist uns immer zugewandt und eine Seite ist immer von der Erde abgewandt.

Der Mond hat eine charakteristische Oberflächenform: Er weist eine Reihe großer, etwa kreisförmiger dunkler Flecken auf einem helleren Hintergrund auf. Die Astronomen der Antike nannten diese dunklen Formen "Mare" (Meere), weil sie von der Erde aus gesehen wie Wasser aussehen. In Wirklichkeit handelt es sich jedoch um Ebenen aus Basaltgestein - erstarrte Lava -, die vor langer Zeit unter der Oberfläche ausgebrochen sind. Die helleren Regionen auf der nahen Seite sind ältere, mit Kratern übersäte, stärker reflektierende Hochländer, die sich über die Ebenen erheben.

Astronomen haben lange spekuliert, dass die von der Erde aus unsichtbare Seite des Mondes ähnlich sein könnte. Doch die Weltraumforschung widerlegte diese Erwartungen 1959, als die sowjetische Raumsonde Luna 3 ihr erstes Bild von der anderen Seite des Mondes zurücksandte. Das Bild war zwar körnig und unscharf, aber klar genug, um eine ganz andere Landschaft zu zeigen.

Und seither haben die Beobachtungen die Zahl der auffälligen Unterschiede zwischen den Hemisphären nur noch vergrößert. So haben beispielsweise die Schwerkraftdaten der beiden GRAIL-Sonden (Gravity Recovery and Interior Laboratory), die den Mond umkreisen, gezeigt, dass die Kruste auf der Fernseite im Durchschnitt etwa 20 Kilometer dicker ist als auf der Nahseite.

Wackelige Theorien

Aber warum sind die beiden Mondhälften so unterschiedlich? Es wäre verlockend zu glauben, dass der Gezeiteneinfluss der Erde dafür verantwortlich ist, aber so einfach ist die Formel nicht. Um dies zu erklären, müssen wir bis zur Geburt des Mondes zurückgehen. Die derzeit von den Forschern am weitesten akzeptierte Entstehungsgeschichte besagt, dass kurz nach der Entstehung der Erde vor 4,6 Milliarden Jahren ein Planet von der Größe des Mars (von den Astronomen Theia genannt, nach der titanischen Tochter des griechischen Mythos Gaia) mit unserem Planeten zusammenstieß.

Die überhitzten Gesteinsbrocken kühlten im Weltraum schnell ab, und aus ihnen entstand der Mond. Die Wissenschaftler streiten noch über die Einzelheiten, aber einige Modelle legen nahe, dass diese Entstehung innerhalb weniger Monate stattgefunden haben könnte. Ursprünglich war der Mond der Erde viel näher als heute, vielleicht nur ein Zehntel des heutigen Abstands, aber im Laufe der Zeit hat er sich immer weiter von der Erde entfernt.

Als er näher war, waren auch die Gezeitenkräfte stärker, so dass der neu entstandene Mond in sehr kurzer Zeit - vielleicht schon nach einem Jahr - eine feste Umlaufbahn einnehmen konnte. Das Material des Körpers kühlte viel langsamer ab, was bedeutet, dass die Kruste noch nicht fest war, als sich die gebundene Umlaufbahn bildete, was bedeutet, dass die beiden Seiten des Mondes nicht durch Gezeitenkräfte entstanden sein können. Die beiden Seiten des Mondes können also nicht durch Gezeitenkräfte entstanden sein, sondern es muss etwas anderes passiert sein, um die Kruste auf der anderen Seite beim Abkühlen zu verdicken.

Die Forscher haben dazu mehrere Ideen entwickelt, aber keine davon passt perfekt zu der Dichotomie, die wir heute sehen. Aus den Trümmern des Einschlags könnte sich ein zweiter, kleinerer Mond gebildet haben, der schließlich mit geringer Geschwindigkeit mit dem größeren Mond kollidierte, so dass sich auf der anderen Seite mehr Material ablagerte. Oder physikalische Prozesse im Inneren des neugeborenen Mondes haben dafür gesorgt, dass die Kruste auf einer Seite eisiger wurde.

Erdlicht

Im Jahr 2014 veröffentlichte ein Team von Astronomen eine neue Erklärung, die deutlich besser war als die bisherige. Der "Schuldige", so schlugen sie vor, waren nicht die Gezeiteneffekte unseres Planeten, sondern die Erde selbst. Keines der Modelle für die Entwicklung des jungen Mondes hatte bisher berücksichtigt, wie groß die Erde am Mondhimmel erschienen sein könnte. Kurz nach der Entstehung des Mondes war die Erde so nah, dass sie schwindelerregende 40 Grad des Himmels einnahm, eine Fläche, die 20 Mal größer war als heute.

Man bedenke, dass die Erde zu dieser Zeit sehr heiß war. Der Einschlag von Theia hat den größten Teil der Oberfläche unseres Planeten verdampft und den Rest geschmolzen. Die Oberflächentemperatur blieb wahrscheinlich über Tausende von Jahren bei etwa 2000 °C, wodurch auch der Mond aufgeheizt wurde. Genauer gesagt, nur eine Seite des Mondes, denn die gebundene Umlaufbahn entwickelte sich sehr schnell.

Die Temperatur der erdnahen Seite könnte unter dem Einfluss der Erde auf 1000 °C angestiegen sein, während die erdabgewandte Seite allmählich auf eine immer kältere Temperatur abkühlte.

Dies hatte tiefgreifende Folgen. Als der Mond noch vollständig geschmolzen war, hatte er eine Atmosphäre aus glühenden Steinen und Metallen. Schwere Elemente wie Kalzium und Aluminium haben einen sehr hohen Siedepunkt, so dass sie als Gas auf der heißen Nahseite des Mondes gefangen waren, während sie auf der kühleren Fernseite kondensierten. Dort gingen sie mit anderen Elementen eine Wechselwirkung ein und bildeten leichte Mineralien wie Feldspat, die nach und nach eine immer dickere Kruste bildeten.

Interessanterweise zeigen Orbitalstudien mehr Feldspat auf der fernen Seite als auf der nahen Seite. Der Prozess könnte zur Anhäufung anderer Mineralien auf der nahen Seite geführt haben, einschließlich radioaktiver Mineralien, die die Kruste erhitzt und den Ausbruch des Magmas ermöglicht hätten. Daher entstand auf der nahen Seite mehr Meer, während die ferne Seite weitgehend meerfrei blieb.

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Aber löst diese Theorie wirklich die rätselhafte Dualität des Mondes? Im Moment ist sie die beste Theorie, aber natürlich sind weitere Beweise nötig, um sie zu untermauern. Die neuen Proben, die von Chang'e-6 zur Erde geschickt werden, werden hoffentlich zur Beantwortung dieser Fragen beitragen.

Interessanterweise wird die Rückseite des Mondes oft als dunkel bezeichnet, obwohl sie genau so stark beleuchtet wird wie die Rückseite. Die Bezeichnung "dunkel" ist wohl eher darauf zurückzuführen, dass wir erst in den letzten Jahrzehnten begonnen haben, diese Seite zu sehen, und daher nur sehr wenig über sie wissen, was sie zu einem unbekannten Gebiet macht. Aber ihre Geheimnisse werden allmählich gelüftet, und bald werden wir vielleicht Antworten auf die Fragen haben, die zu Beginn des Weltraumzeitalters gestellt wurden.