Rätsel um das Magnetfeld des Mondes gelöst: Forscher identifizieren Titan-Gestein als Ursache

In der wissenschaftlichen Gemeinschaft herrschte jahrzehntelang Uneinigkeit über die tatsächliche Beschaffenheit des lunaren Magnetfeldes in der Frühphase des Mondes vor etwa 3,5 bis 4 Milliarden Jahren. Die Gesteinsproben, die im Rahmen der historischen Apollo-Missionen zur Erde gebracht wurden, lieferten höchst widersprüchliche Erkenntnisse: Während einige Analysen auf ein kraftvolles Magnetfeld hindeuteten, das in seiner Intensität dem der Erde glich, deuteten andere Daten auf ein extrem schwaches oder gar nicht vorhandenes Feld hin. Dieser langjährige Disput konnte nun durch die Arbeit eines Forschungsteams unter der Leitung von Professor Claire Nichols von der University of Oxford beigelegt werden, deren Ergebnisse kürzlich im renommierten Fachmagazin „Nature Geoscience“ veröffentlicht wurden.

Die aktuelle Studie belegt, dass der intensive Magnetismus des Mondes kein permanenter Zustand war, sondern ein seltenes und zeitlich extrem begrenztes Ereignis darstellte. Diese Erkenntnis liefert die Erklärung für die bisherigen Diskrepanzen in den paläomagnetischen Aufzeichnungen. Als entscheidender Faktor wurde eine direkte Korrelation zwischen dem Titangehalt in den lunaren Gesteinen und der Stärke des darin konservierten Magnetfeldes nachgewiesen. Die am stärksten magnetisierten Proben, die von den Astronauten gesammelt wurden, stammten aus seltenen, titanreichen Lavaströmen. Im Gegensatz dazu zeigten Gesteine mit einem Titananteil von weniger als 6 Gewichtsprozent eine signifikant schwächere Magnetisierung auf.

Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass dieser gewaltige, aber flüchtige magnetische Impuls durch interne dynamische Prozesse ausgelöst wurde, die mit dem vergleichsweise kleinen metallischen Kern des Mondes zusammenhängen. Dieser Kern besitzt schätzungsweise nur einen Durchmesser von etwa einem Siebtel des gesamten Mondradius. Das von den Forschern entwickelte Erklärungsmodell vergleicht diesen Vorgang mit der Funktionsweise einer „Lavalampe“: Ein periodisches Aufschmelzen von titanreichen Materialien an der Grenze zwischen Kern und Mantel führte zu einem massiven Wärmeaustausch. Dies provozierte Turbulenzen im flüssigen Kern und setzte so einen starken, wenngleich kurzlebigen Dynamo-Effekt in Gang. Die Dauer dieses extremen Magnetismus wird auf maximal 5.000 Jahre geschätzt, wobei einige Hypothesen sogar von nur wenigen Jahrzehnten ausgehen.

Professor Nichols hob hervor, dass die jahrzehntelangen Fehlinterpretationen auf einen unvermeidlichen „Stichprobenfehler“ im Rahmen des Apollo-Programms zurückzuführen sind. Alle sechs bemannten Missionen landeten in geologisch sehr ähnlichen Regionen – den vulkanischen Tiefebenen in niedrigen Breitengraden, die als Mondmeere (Mare) bekannt sind und aufgrund ihrer flachen Topografie als Landeplätze ausgewählt wurden. Diese spezifischen Regionen erwiesen sich als anomal reich an Titanbasalten, welche die Spitzenwerte und nicht die repräsentativen Durchschnittswerte des lunaren Magnetfeldes speicherten. Somit verzerrten die gesammelten Proben ungewollt das Gesamtbild der magnetischen Historie des Mondes, da seltene Ausbrüche fälschlicherweise auf ganze geologische Epochen übertragen wurden.

Um dieses neue Modell der lunaren Magnetgeschichte endgültig zu verifizieren, sind zukünftige Forschungsmissionen von fundamentaler Bedeutung. In diesem Kontext gewinnen die geplanten NASA-Expeditionen im Rahmen des Artemis-Programms eine zentrale Rolle. Die Wissenschaftler streben danach, Proben aus Regionen zu gewinnen, die weit entfernt von den ursprünglichen Apollo-Landeplätzen liegen, wie beispielsweise aus der Umgebung des Mondsüdpols. Die Untersuchung von Material aus diesen bisher unberührten Zonen wird klären, ob die starken magnetischen Schübe ein globales Phänomen waren oder ob sie lokal auf Schmelzzonen mit Titaneinschlüssen begrenzt blieben. Der Erfolg der Mission „Artemis-3“ sowie nachfolgender Vorhaben wird somit entscheidend sein, um die magnetische Evolution unseres natürlichen Satelliten lückenlos zu rekonstruieren.