Einschläge oder Gezeitenkräfte könnten seinen Eisenkern in Wallung gebracht haben

Gerührt oder geschüttelt – diese Frage stellt sich nicht nur bei Martinis, sondern auch beim Mond: Das frühere Magnetfeld des Trabanten könnte entweder durch Rühren oder durch Schütteln entstanden sein, legen jetzt die Daten von gleich zwei Forscherteams nahe. Christina Dwyer und ihre Kollegen vermuten, dass der feste Gesteinsmantel vor mehr als vier Milliarden Jahren merkwürdig herumeierte und dadurch das flüssige Eisen darunter, im Kern des Mondes, umrührte. Das zweite Team um Michael Le Bars ist dagegen der Meinung, dass gewaltige Meteoriteneinschläge den Mond so durchschüttelten, dass kurzzeitig ein Dynamo in Gang kam.

Seit den Apollo-Missionen ist bekannt, dass das Gestein auf der Mondoberfläche teilweise recht stark magnetisiert ist. Das deutet darauf hin, dass der Mond früher einmal ein Magnetfeld besaß, das durch einen Dynamo in seinem Kern angetrieben wurde. Wie dieser lunare Dynamo, der schon lange zum Erliegen gekommen ist, funktioniert hat, war bislang jedoch unklar. Die Gegebenheiten im Erdinneren sind dagegen relativ gut untersucht: Die Energie für den Geodynamo stammt zum einen aus radioaktivem Zerfall, zum anderen aus dem Wachstum des festen inneren Erdkerns. Modellrechnungen zeigen allerdings, dass diese Prozesse für den Mond nicht infrage kommen. Der Trabant ist zu klein dafür.

Die beiden Forscherteams stellen nun alternative Theorien vor. Dwyer und ihre Kollegen gehen von dem Umstand aus, dass der Abstand zwischen Erde und Mond ursprünglich viel geringer war als heute. Dadurch war der Trabant den Gezeitenkräften der Erde viel stärker ausgesetzt. Als Folge drehte sich der feste Mantel um eine andere Achse als der damals noch flüssige Eisenkern des Mondes. Das Eiern des Mantels versetzte daraufhin das Eisen in Bewegung. Die Konvektion der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit erzeugte wiederum das Magnetfeld. „Es ist eine völlig neue Art und Weise, einen Dynamo anzutreiben – durch einen mechanischen Prozess“, sagt Christina Dwyer. „Es ist so ähnlich, als würde man eine Bowle mit einem riesigen Löffel umrühren.“

Den Berechnungen der Forscher zufolge wurde das Magnetfeld immer schwächer, je weiter sich der Mond von der Erde entfernte. Vor 2,7 Milliarden Jahren schaltete sich der Dynamo in ihrem Modell ab. „Das Schöne an unserem Modell ist, dass der Dynamo mindestens eine Milliarde Jahre lang arbeitete“, sagt Francis Nimmo, einer der Co-Autoren. Jüngere Untersuchungen hatten gezeigt, dass das Mondmagnetfeld wahrscheinlich über längere Zeit existierte. Genauere Untersuchungen des Mondgesteins könnten zeigen, ob der Dynamo wirklich mit der Zeit schwächer wurde, wie es das Modell der Forscher vorhersagt.

Auch das zweite Team um Michael Le Bars vermutet, dass der Mond-Dynamo einen mechanischen Antrieb hatte. Die Forscher glauben allerdings, dass der Dynamo nur kurzzeitig in Gang kam – und zwar immer dann, wenn ein größerer Einschlag den Trabanten erschütterte.

Normalerweise zeigt der Mond der Erde immer das gleiche Gesicht, weil er für eine Umdrehung um sich selbst genauso lange braucht wie für eine Umdrehung um die Erde, nämlich knapp 28 Tage. Planetenforscher nennen dieses Phänomen gebundene Rotation. Die Ursache dafür ist die Nähe zwischen Erde und Mond. Würde sich der Trabant schneller drehen, würden ihn die Gezeitenkräfte der Erde innerlich durchkneten. Die erzeugte Reibungswärme würde den Trabanten abbremsen, bis Mond-Tag und Monat wieder synchron verlaufen.

Doch größere Kollisionen könnten den Mond für einige Zeit aus dem gebundenen Zustand befreit haben, argumentieren Le Bars und seine Kollegen. Die resultierenden Gezeitenkräfte dürften genug Unruhe im flüssigen Kern erzeugt haben, um einen Dynamo in Gang zu bringen, der das Krustengestein magnetisierte. Tatsächlich fallen einige magnetische Anomalien mit den großen Impaktbecken zusammen, wie dem Mare Crisium. Andere Krater, zum Beispiel das Mare Imbrium und das Mare Orientalis weisen dagegen keine Magnet-Anomalie auf – ein Umstand, den die Theorie bislang nicht erklären kann. Die Forscher empfehlen als Test einen Blick auf die Jupitermonde Io und Ganymed sowie auf die Planeten Mars und Merkur. Dort könnten ihrer Meinung nach ähnliche Mechanismen ein Magnetfeld erzeugt haben.


Christina Dwyer (University of California in Santa Cruz) et al.: Nature, Bd. 479, S. 212, doi:10.1038/nature10564