Ursprung des Mondes
10.10.2005 um 22:23
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Geburt aus dem Feuer
Foto: NASA
Wie entstand der Mond? Und wie die Erde in der heutigen Form? Die Forschung ist sich inzwischen sicher: Unser Planet ist das Ergebnis einer gewaltigen Kollision. Doch der Weg zu dieser Erkenntnis war lang!
von Volker Lange
Noch in den 50er Jahren wussten wir noch verhältnismäßig wenig über unseren nächsten Nachbarn im All. Woraus besteht er? Gibt es vielleicht - wenn auch primitives - Leben auf seiner zernarbten Oberfläche? Wann und wie ist er entstanden?
Dass wir heute viel mehr über den Trabanten der Erde wissen, verdanken wir unter anderem dem Kalten Krieg: Sowohl die Sowjetunion, als auch die Vereinigten Staaten wollten der jeweils anderen Supermacht ihre Überlegenheit beweisen. Und so begann eine der größten wissenschaftlichen Entdeckungsreisen in der Geschichte der Menschheit.
Den Anfang machte am 12. September 1959 die Mondsonde Lunik 2. Um sie zu bauen, hatte die Sowjetunion ihr gesamtes wissenschaftlich-technisches Know-how aufgeboten. Um jedoch die erste Mondlandung wirklich zu einem weltweit beachteten Coup werden zu lassen, mussten die sowjetischen Raketenbauer die Möglichkeit haben, den Flug der Sonde und ihre Ankunft auf dem Erdtrabanten zu verfolgen. Schließlich verfielen sie auf Jodrell Bank, ein astronomisches Observatorium in England: Dort gab es die beste Richtantenne der Welt.
Sir Bernhard Lovell: Durch Klicken können Sie die Bilder vergrößern.
Sir Bernard Lovell, damals Leiter des Observatoriums, erinnert sich: "Zu meinem Erstaunen bekamen wir ein langes Telex aus Moskau mit genauen Informationen, nicht nur über die Sendefrequenzen von diesem Lunik, sondern auch über seine Position, berechnet für den Längen- und Breitengrad von Jodrell Bank." Für die Briten war das ein deutlicher Hinweis, dass die Sache ernst zu nehmen sei. So begannen die Forscher mit der Suche und fanden tatsächlich die Signale von Lunik 2 genau an der angegeben Position.
Als die Sonde schließlich auf dem Mond aufschlug, war klar, dass die Sowjetunion einen beachtlichen technischen Stand erreicht hatte. Und die ganze Welt war Zeuge! Eine Woche später, reiste Nikita Chruschtschow als erster Kremlchef zu einem Staatsbesuch in die USA. Sein Gastgeschenk für den etwas verstimmt reagierenden US-Präsidenten Eisenhower: ein Modell von Lunik 2.
Nicht einmal einen Monat später, folgte Lunik 3. Diese Sonde umrundete den Mond sogar, und funkte die ersten Bilder von seiner erdabgewandten Seite zur Erde - eine Sensation! Nach dem Sputnik-Schock von 1957, den Lunik-Sonden, und schließlich dem ersten bemannten Raumflug von Jurij Gagarin am 12. April 1961, bestand an der Überlegenheit der sowjetischen Raumfahrt kein Zweifel mehr. Eine solche Herausforderung konnte im Westen nicht unbeantwortet bleiben. John F. Kennedy gab als US-Präsident schließlich das Ziel vor: noch im gleichen Jahrzehnt eine bemannte Mondlandung durchzuführen.
Nikita Chruschtschow
Chruschtschow ließ sich auf das Wettrennen ein - auf beiden Seiten begannen die Vorbereitungen für die aufwändige und teure Mission. Für die amerikanischen und sowjetischen Wissenschaftler war der Mond plötzlich in greifbare Nähe gerückt. Unvermutet bot sich ihnen die einzigartige Gelegenheit, eine andere Welt zu erforschen. Mit ihren Teleskopen hatten die Astronomen bereits Gebirge, dunkle Tiefebenen und große Krater auf dem Mond erkannt. Doch vieles blieb ein Rätsel. Die Herkunft des Mondes zu klären, wurde zum wichtigsten wissenschaftlichen Ziel des amerikanischen Mondfahrtprogramms.
In den frühen 60er Jahren gab es dazu drei Theorien: Die erste besagte, dass Mond und Erde zusammen entstanden und auch weiterhin ein Zweier-Gespann geblieben waren. Eine andere ging davon aus, dass der Mond weiter entfernt im Sonnensystem entstanden und schließlich von der Erde eingefangen worden war. Nach der dritten Theorie schließlich, war der Mond ursprünglich ein Teil der Erde, hatte sich aufgrund ihrer schnellen Rotation dann aber von ihr abgelöst - wie ein Tropfen Wasser von einem sich drehenden Ball. Mit Gesteinsproben vom Mond, so hofften die Forscher, würde sich Licht ins Dunkel der Mondgeschichte bringen lassen.
Gedenkmarke der DDR zu Luna 9
Erste neue Erkenntnisse brachten schon die unbemannten Flüge, mit denen man Landeplätze auf dem Mond auskundschaften wollte. Besonders ergiebig waren die Aufnahmen der Ranger-Sonden, die wie Kamikazeflieger auf den Mond zurasten und vor dem Aufschlag Nahaufnahmen ihres Zielgebietes zur Erde schickten. Sie zeigten etwas, was niemand erwartet hatte: Der Mond war mit Kratern nur so übersät - nicht nur mit großen Kratern, - die kannten die Astronomen schon und hielten sie für Vulkane, - sondern auch mit kleinen, ganz unterschiedlichen Kratern, die nicht vulkanischen Ursprungs sein konnten. So veränderten die Ranger-Fotos das Bild vom Mond ganz wesentlich: Unser nächster Nachbar im All erwies sich als ein kalter, unwirtlicher Himmelskörper, der dem ständigem Beschuß durch Meteoriten ausgesetzt war.
Dann kam der nächste sowjetische Triumph: Luna 9 landete zielgenau auf dem Mond. Sir Bernard Lovell: "Als Luna 9 auf dem Mond aufprallte, brachen die Signale abrupt ab, und wir dachten, das wäre das Ende der Geschichte. Aber zu unserer Überraschung kamen die Signale wieder: Es handelte sich um Bildfunksignale, wie die Presse sie damals zur Übertragung von Fotos benutzte." Die Zeitung Daily Express reagierte sofort und schickte den Wissenschaftlern die nötige Ausrüstung zur "Übersetzung" der Signale. Die Forscher sahen Erstaunliches: Felsen auf dem Mond! Diese ersten Bilder direkt vom Mond waren die Sensation in allen Zeitungen - und führten fast zu einem internationalen Eklat. "Am nächsten Tag gab es auch in unseren Zeitungen große Aufregung", erinnert sich der Geologe Alexander Basilevskij, der auf sowjetischer Seite nach möglichen Landeplätzen suchte. "Es hieß, die Engländer hätten unsere Bilder, unsere Daten gestohlen. Auch ich war ziemlich verärgert!"
Die Bilder von Luna 9 zeigten Nahaufnahmen von einer toten, abweisenden Welt. Für die amerikanischen Forscher waren sie das ideale Anschauungsmaterial, denn sie bauten im Hochland von Arizona unterdessen ein Stück Mondlandschaft nach. In die Landschaft von Arizona sprengten sie gewaltige Krater, wie man sie auf dem Mond gesehen hatte, um die US-Astronauten in dieser Kunstlandschaft für ihren späteren Einsatz zu trainieren. Ein ähnlich gebauter Stützpunkt der Sowjets lag auf der Krim. In diesem hochgeheimen "Lunadrom" erprobten die Ingenieure unter anderem ein ferngesteuertes, achträdriges Mondfahrzeug, den berühmten "Lunochod". Stunde um Stunde verbrachten die Teams damit, das Anfahren und Stoppen sowie das Entlangfahren an Kratern zu erlernen: wichtige Erfahrungen, wie sich später herausstellen sollte.
J.F. Kennedy: Wettlauf zum Mond
Doch zunächst kam mit Luna 10 die erste Sonde, die in eine Umlaufbahn um den Mond einschwenkte. Triumphierend grüßte sie den gerade stattfindenden kommunistischen Parteikongress mit der "Internationalen" aus dem All. Die Amerikaner befürchteten nun ernsthaft, dass das nächste Sowjet-Raumschiff bereits einen Kosmonauten mitnehmen werde. Doch die Sowjets waren vorsichtiger, als angenommen. Lovell erzählt, dass er seine sowjetischen Kontaktleute oft fragte, wann sie denn nun einen Menschen zum Mond schicken wollten. "Wenn wir absolut sicher sind, ihn auch lebend zurückzubekommen!", sei jedesmal die Antwort gewesen.
Die Amerikaner machten schließlich als Erste ernst: Am 24. Dezember 1968 umrundete Apollo 8 als erstes bemanntes Raumschiff den Mond. Der Landung eines Menschen auf dem Mond schien nun nichts mehr im Wege zu stehen. Und zum ersten Mal hatten die Amerikaner im Wettlauf zum Mond die Führung übernommen. Während der Wettlauf nach außen hin mit aller Härte geführt wurde, gab es hinter den Kulissen versöhnlichere Töne. Präsident Kennedy wandte sich zweimal an Chruschtschow mit dem Vorschlag, die beiderseitigen Bemühungen auf dem Gebiet der Mondfahrt zu koordinieren. Beim ersten Mal, 1961 in Wien, wies Chruschtschow diese Idee noch zurück, weil er um die militärische Sicherheit der Sowjetunion fürchtete. Im Herbst 1963 war er jedoch bereit, Kennedys Einladung anzunehmen, erzählt Chruschtschows Sohn Sergej, der heute als Professor an der Brown University in Rhode Island lehrt. "Er sagte, wir würden Geld sparen, wir könnten politisch und technisch nur profitieren. Es sei möglich, einen amerikanischen Astronauten wie Armstrong, und einen russischen, zum Beispiel Gagarin, gemeinsam zum Mond zu schicken. Doch kurze Zeit später wurde Kennedy ermordet und der neue Präsident hat die Einladung, gemeinsam zum Mond zu fliegen, nicht wiederholt."
Apollo 11 auf dem Mond
Bald darauf wurde Nikita Chruschtschow gestürzt. Die Sowjets hofften, ihren amerikanischen Rivalen doch noch überrunden zu können. Sie bauten Luna 15 - einen Roboter, der weich auf dem Mond landen, dort Bodenproben entnehmen und sie automatisch zur Erde zurückbringen sollte: Vielleicht ließ sich auf diese Weise das Geheimnis des Mondes lüften, ohne das Leben von Kosmonauten riskieren müssen. Im Juli 1969 kam es dann zum Kopf-an-Kopf-Rennen zwischen Russen und Amerikanern. Zunächst machte sich - unbemannt - Luna 15 am 13. Juli auf den Weg zum Mond. Nur drei Tage später nahmen drei amerikanische Astronauten an Bord von Apollo 11 die Verfolgung auf. Als Lauscher wieder mit von der Partie: das Riesen-Radioteleskop von Jodrell Bank.
Doch die Sowjets hatten Pech. Sir Bernard Lovell: "Wir verfolgten Luna 15 genau, und als die Signale beim Auftreffen abbrachen, wussten wir: Die Sonde war auf der Mondoberfläche zerschellt."
Die Mission von Apollo 11 dagegen, wurde zum größten Triumph der US-Raumfahrt. "Als Luna 15 zerschellt war, und wir dann von der sicheren Landung von Apollo 11 hörten und erfuhren, dass sie Proben mitbringen würden, gerieten wir in eine komplizierte Gefühlslage: eine Mischung aus Neid und Enttäuschung", erinnert sich Alexander Basilevskij.
Während in der Sowjetunion die Untersuchung des Fehlschlags von Luna 15 begann, sammelten die Astronauten von Apollo 11 Gesteinsproben auf dem Mond. Mit einer kostbaren Fracht - 21 Kilo Mondgestein - kehrten sie schließlich heil auf die Erde zurück. Noch während der Feierlichkeiten brachte man die Mond-Proben ins Labor der NASA, um sie dort genau unter die Lupe zu nehmen. Zu denen, die diesen großen Augenblick kaum erwarten konnten, gehörte auch der Geologe Harrison Schmitt, der später selbst zum Mond flog. "Jetzt hatten wir etwas, mit dem wir arbeiten konnten, um den Mond wirklich zu erforschen: sein Alter, seine Entstehung, und, was dies für unsere Erde bedeuten könnte."
Mondgestein
Die erste Überraschung: Das Mondgestein war nahezu identisch mit irdischem Basalt. Letzteres ist geschmolzenes Material aus dem Planeteninneren, das an die Oberfläche gelangt und dort erstarrt ist. Mit ihren 3,9 Milliarden Jahren waren die ersten Steine außerdem viel älter, als man erwartet hatte. Als besonders interessant erwies sich das Verhältnis der Sauerstoffisotope in den Proben. Es widersprach der Annahme, der Mond könnte weit entfernt von der Erde entstanden sein. Auch der Geologe William Hartmann war an der Untersuchung der Gesteinsproben beteiligt: "Durch Meteoriten wissen wir, dass die Isotopenverhältnisse in verschiedenen Gegenden des Sonnensystems unterschiedlich sind. Die vom Mond sind identisch mit denen der Erde."
Doch jede weitere Vermutung, so begründet sie auch war, brachte neue, verwirrende Widersprüche hervor. So stützte die Tatsache, dass in den Mondproben kein Wasser aufzufinden war, eigentlich die Hypothese einer Entstehung fernab der Erde. Auch die Tatsache, dass sich alle Gesteinsproben als Basalt herausstellten, war eher enttäuschend, denn die ursprüngliche Oberfläche des Mondes musste ja unter diesem Ergussgestein noch verborgen liegen.
Mission Apollo 15: Die sogenannte Hadley Rille am Krater "Shorty"
Zwei Jahre - und vier bemannte Mondreisen - später, fuhren die Astronauten Scott und Irwin von Apollo 15 mit ihrem Mondauto die "Hadley-Rille" ab - einen riesigen, eineinhalb Kilometer breiten Mond-Canyon. Und tatsächlich fanden sie dort einen Brocken, der aus der ursprünglichen Mondoberfläche stammte. Als sich später herausstellte, dass er so alt war wie die Erde - viereinhalb Milliarden Jahre - gab man ihm den Namen "Genesis-Gestein". Es war kein Basalt, sondern "Anothosit", ein wesentlich komplexeres Mineral, das sich nur bei großer Hitze bildet. Hitze - auf einem kleinen und kalten Himmelskörper wie dem Mond?
Der Astronaut Al Worden machte eine andere sensationelle Entdeckung. Vom Mutterschiff in der Mondumlaufbahn aus, beobachtete er ein ganzes Feld voller Vulkankegel. Wenn das junge Vulkane waren, konnte der Mond doch keine erkaltete Welt sein! Anstatt das Puzzle um den Mond zu entwirren, hatte die Apollo 15-Mission es also nur noch komplizierter gemacht!
Das von Worden entdeckte Gebiet war schließlich die Landestelle von Apollo 17, der letzten bemannten Mission zum Mond. An Bord war auch Harrison Schmitt, der einzige Wissenschaftler, der jemals den Mond betreten hat. Er und sein Kollege Cernan fanden bei dem Krater "Shorty" orangefarbenen Staub. Die Aufregung war groß, denn dies konnte der Beweis vulkanischer Aktivität sein! Die Astronauten sammelten soviel von diesem Staub ein, wie sie nur transportieren konnten, und kehrten damit zur Erde zurück. Dort stellte sich heraus, dass der Staub wirklich vulkanischen Ursprungs war - allerdings war er schon Milliarden Jahre alt. Damit löste sich die Vorstellung von geologischen Aktivitäten, von feuerspeienden Vulkanen auf dem Mond, in Nichts auf.
Apollo 17: Die "rote Erde"
Während die Amerikaner ihre Aktivitäten einstellten, schickten die Sowjets noch einmal ein automatisches Fahrzeug auf den Mond. Ihr ferngesteuerter "Lunochod", zu Deutsch: der "Mondgänger", schickte Bilder von Mondlandschaften zur Erde, wie sie noch nie ein Mensch zuvor gesehen hatte. Die langen Trainingsjahre auf dem künstlichen Mondgelände auf der Krim machten sich jetzt bezahlt. Lunochod arbeitete sich tapfer durch unwegsames Terrain, bis er heiß lief und den Geist aufgab. Allerdings: Die Frage nach der Entstehung des Mondes konnte auch er nicht beantworten.
Anfang der siebziger Jahre waren neue Theorien über die Entstehung der Planeten aufgekommen. Demnach war das Sonnensystem anfangs eine Art kosmisches Schlachtfeld gewesen, auf dem viele rasch wachsende Himmelskörper miteinander in Konkurrenz lagen. Es waren diese neuen Denkmodelle, die William Hartmann zu einer bestechenden neuen Theorie über den Ursprung des Mondes führten: "Als die Erde sich bildete, entstand in gleicher Entfernung zur Sonne ein zweiter Planet, der schnell wuchs und in einer relativ späten Phase mit der Erde kollidierte. Dabei ist er ganz mit ihr verschmolzen und hat gleichzeitig gewaltige Materialmengen freigesetzt. Aus diesen Trümmern, die um die Erde kreisten, entstand der Mond."
Computersimulation der Kollision. Quelle: Sandia Lab
Vielen Wissenschaftlern erschien diese Idee absurd. Zu ihnen gehörte auch Jay Melosh: "Ich dachte, dass ein paar Berechnungen am Wochenende ausreichen würden, um zu beweisen, dass das einfach nicht stimmen konnte!" In Wirklichkeit benötigte man die Rechenleistung der größten Militärcomputer der damaligen Zeit - nur um am Ende festzustellen, dass Hartmanns Theorie richtig sein könnte.
Je mehr die Wissenschaftler sich mit Hartmanns Theorie beschäftigten, umso stimmiger erschien sie ihnen: Der Mond ist einerseits aus der Erde hervorgegangen - deshalb ist sein Gestein chemisch mit dem der Erde identisch. Andererseits erklärt die Hitze beim Zusammenprall der beiden Planeten, warum der Mond einst geschmolzen war und kein Wasser besitzt - es ist damals einfach verdampft.
Die Entstehung des Mondes war Präzisionsarbeit im kosmischen Maßstab: Eine so gewaltige Masse, so zeigen die Computersimulationen, konnte nur dann aus der Erde herausgelöst werden, wenn der Zusammenprall bei einem bestimmten Winkel und einer bestimmten Geschwindigkeit stattfand. Außerdem mußte sich das abgelöste Material weit genug von der Erde entfernen, um in eine stabile Umlaufbahn zu geraten. Andernfalls wäre der neu entstandene Mond durch die Gravitationskräfte der Erde wieder auseinandergerissen worden und seine Trümmer wären auf die Erde zurückgestürzt.
Für das Team um Carsten Münker von der Universität Münster stellt sich die Mondentsehung dagegen anders da. Die Mineralogen aus Münster datierten im Jahr 2003 den Aufschlag in eine Phase, in der die Erde noch sehr weich war. Erdmantel und eisenhaltiger Erdkern begannen sich gerade zu trennen, als der zweite Planet mit einer Geschwindigkeit von 8 km/Sekunde herangerast kam. Aus der chemischen Zusammensetzung von Erd- und Mondgestein folgern die Münsteraner, dass der Mond sich nicht aus den Trümmern der Kollision zusammensetzte, sondern dass Teile des fremden Planet von der Erde abprallten und zusammen mit Trümmern unseres Planeten den Mond formten.
Die bemannten Mondmissionen der 70er Jahre liefern so noch heute der Forschung Material, um die Frühgeschichte unserer Erde zu verstehen. Seit damals sind Jahrzehnte vergangen: Raumsonden sind inzwischen bis in die äußeren Regionen unseres Sonnensystems vorgedrungen, zu den großen Gasplaneten und ihren Monden, von denen einige ebenfalls Spuren einer äußerst turbulenten Geburt zeigen. Auch dort müssen gewaltige Kollisionen in der Frühphase des Sonnensystems stattgefunden haben.
Den Flügen zum Mond verdanken wir nicht nur die Erkenntnis von der turbulenten Vergangenheit unserer Erde und ihrer nächsten Nachbarn - die Mondfahrt hat auch unser Bewußtsein verändert: Für die Menschen war sie das Sprungbrett ins All.
Der Vorteil in der Dummheit liegt darin das man sich dumm stellen kann denn das gegenteil ist schon schwer genug.(General Kater)
