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Rätselhafte Wirbel auf dem Mond

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Stellen Sie sich Folgendes vor: Eine Tasse Kaffee, dampfend und schwarz. Schütten Sie einen Tropfen Milch hinein und rühren Sie den Kaffee um. Wirbel aus Schaum tanzen in der Tasse umher.

Vergrößern Sie dieses Bild eine Million mal und Sie haben einen Wirbel auf dem Mond.

Wirbel auf dem Mond sind rätselhafte Markierungen, die den Wirbeln in Ihrem Kaffee ähneln -- in einem sehr viel größeren Maßstab. Es sieht aus, als ob es verwirbelte Ansammlungen von blassem Mondstaub sind, welche dutzende von Kilometern über die Mondoberfläche tanzen. Jeder Wirbel ist absolut flach und durch ein Magnetfeld geschützt. 

Was sind sie? "Wir wissen es nicht," sagt Bob Lin von der UC Berkeley, der diese Wirbel seit fast 40 Jahren untersucht. "Diese Dinger sind sehr seltsam."

Einer der Wirbel, Reiner Gamma, kann durch Amateurteleskope beobachtet werden. Er liegt nah den Ufern des Meeres der Stürme (Oceanus Procellarum) und sieht auf den ersten Blick aus wie ein chaotischer Krater. In der Tat dachten Astronomen dies zuerst,  bevor im Jahr 1966 das NASA Raumschiff Lunar Orbiter II über ihn hinweg flog und aus kurzer Distanz fotografierte. Was immer es auch war auf diesem körnigen schwarz-weiß Foto, es war kein Krater.

Kurz darauf wurden zwei weitere Wirbel, auf der anderen Seite des Mondes, entdeckt. Sie liegen direkt gegenüber den nahen Einschlagsbecken Mare Imbrium (dem Meer des Regens) und Mare Orientale (dem östlichen Meer). Einschläge auf der einen Seite des Mondes, so wirkt es, verursachten Wirbel auf der anderen Seite. Niemand konnte erklären wie.

Im Jahr 1972 wurde es noch rätselhafter, als Lin und Kollegen entdeckten, dass die Wirbel magnetisch sind. "Es war eine Zufallsentdeckung," erinnert er sich. Wie so oft in der Wissenschaft, "untersuchten wir etwas völlig anderes."

Ihr Ziel waren die magnetischen Ausläufer der Erde, ein spaghettiförmiges, magnetisches Kraftfeld, dass sich von der Erde aus mehr als eine Million Kilometer in den Weltraum ausdehnt. Der Sonnenwind, welcher gegen das Magnetfeld der Erde bläst, verursacht diese Ausläufer, und in den Tagen des Apollo Programm wusste man nicht sehr viel darüber.

Um diese Ausläufer zu untersuchen, "bauten wir zwei kleine Satelliten und fragen die NASA diese in eine Umlaufbahn um den Mond herum zu bringen." Der Mond ist ein großartiger Ort die Ausläufer des Magnetfeldes der Erde zu untersuchen, erklärt er, weil der Mond auf seiner Umlaufbahn um die Erde, einmal im Monat diese Ausläufer passiert.

Die NASA sagte ja und zwei "Sub-Satelliten" wurden durch die Mannschaften von Apollo 15, im Jahr 1971 und Apollo 16, im Jahr 1972, ausgesetzt. "Die Astronauten drückten einen Knopf und die Satelliten wurden von einer Feder in den Weltraum hinaus katapultiert," sagt Lin. Befreit vom Service Modul (dem Mutterschiff) umkreisten sie den Mond und sammelten Daten mit ihren Elektronendetektoren und Magnetometern.

"Wir lernten eine Menge über die Ausläufer des Magnetfeldes der Erde," sagt Lin. Aber sie lernten sogar noch viel mehr über den Mond:

Als die Sub-Satelliten nur 100 Kilometer über die Mondlandschaft flogen, tauchten sie immer wieder in seltsame magnetische Bereiche ein. Magnetische Kraftfelder wuchsen aus der Mondoberfläche heraus, griffen nach oben und beeinflussten die Sensoren der Satelliten. "Wir erkannten, dass die Kruste des Mondes magnetisch sein musste," erinnert er sich. Es war kein globales Magnetfeld wie das der Erde, sondern eher ein verrückter magnetischer Flickenteppich. 

Die stärksten Felder fand man über den Wirbeln. "Diese Wirbel haben magnetische Felder mit einer Stärke von einigen hundert Nano-Tesla (nT) am Boden," sagt Lin. (Zum Vergleich, das Magnetfeld der Erde hat 30.000 nT.) "Würde man mit einem Kompass in einem Wirbel herumwandern, tanzte die Nadel in einer verwirrenden Art hin und her. Man würde sich schnell verlaufen, da die Magnetfelder so ungeordnet sind."

Lin glaubt, dass diese seltsamen Felder ein wichtiger Hinweis auf den Ursprung der Wirbel sind und bietet eine Erklärung an:

"Vor fast 4 Milliarden Jahren hatte der Mond einen Kern aus flüssigem Eisen sowie ein globales Magnetfeld. Stellen Sie sich vor, dass ein Meteorit den Mond traf. Die Explosion würde eine Wolke aus elektrisch leitendem Gas erzeugen ('Plasma'), die um den Mond fegt und die Magnetfelder vor sich hertreiben würde. Schließlich würde die Wolke an einem Punkt, direkt gegenüber der Einschlagstelle, zusammenlaufen und die Magnetfelder an diesem Punkt konzentrieren." Ewigkeiten später, der Kern des Mondes ist abgekühlt und sein globales Magnetfeld verschwunden. Nur die stärksten, verworrenen Flicken sind noch vorhanden -- die Wirbel.

Diese Idee liefert eine Erklärung für die helle Erscheinung der Wirbel. Ausgehend von Forschern ist der Mondstaub dunkler geworden, da er lange Zeit dem Sonnenwind ausgesetzt war. Vielleicht sind die Wirbel heller, weil sie weniger Strahlung ausgesetzt sind: ihre Magnetfelder schirmen den Sonnenwind ab. Wenn dies der Fall ist, sind die Wirbel nur ein Schatten der magnetischen Kräfte, die sich über ihnen aufgebaut haben.

Es klingt alles nett und sauber, aber es gibt ein Problem: Während zwei der Wirbel direkt gegenüber eines Einschlagbeckens liegen, tut dies einer nicht: Reiner Gamma. Der Prototyp-Wirbel passt nicht in diese Theorie hinein!

"Dies ist ein echtes Rätsel," gibt Lin zu.

Weitere Hinweise werden folgen. Die NASA kehrt zum Mond zurück, letzten Endes mit Menschen, zuerst mit Roboten. Den Weg ebnen wird der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), der im Jahr 2008 starten soll. Zusätzlich zu anderen Dingen, wird LRO 3D Karten des gesamten Mondes erstellen, indem er neueste Kameras und Laser benutzt. Sein Anblick der Wirbel wird atemberaubend sein.

Ein weiteres Instrument der NASA, der Moon Mineralogy Mapper, wird an Bord des Raumschiffs India Chandraayan-1 zum Mond reisen, dass ebenfalls im Jahr 2008 starten soll. Mit Hilfe eines Infrarot-Spektrometers wird es die Mondoberfläche untersuchen und uns mit großen Details erzählen, welche Mineralien im Boden vorhanden sind. Der gesamte Mond wird untersucht werden -- inklusive der Wirbel.

Woraus bestehen die Wirbel? Sind sie wirklich flach? Wie unterscheidet sich die Milch vom Kaffee? Fragen die Sie sich bei Ihrer nächsten Tasse von ...

Quelle: Science@NASA

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