Die starke Schwerkraft der Erde zerrte den Mond vor langer Zeit in seine seltsame Kugelform, kurz nachdem sich beide Körper gebildet hatten, so eine neue Studie.

Die Gezeitenkräfte, die während der frühen Tage des Sonnensystems ausgeübt wurden, können den größten Teil der großräumigen Topographie des Mondes erklären, einschließlich seiner leichten Zitronenform, berichtet die Studie, die heute (30. Juli) online in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde.

Die neuen Erkenntnisse könnten den Wissenschaftlern dabei helfen, seit langem bestehende Rätsel des Mondes zu lösen, wie zum Beispiel die Frage, warum die Nahseite des Mondes von dunklen vulkanischen Ablagerungen dominiert wird, während die Fernseite dies nicht tut, so die Forscher.

„Was ist der Ursprung dieser Asymmetrie?“, sagte der Hauptautor der Studie, Ian Garrick-Bethell von der University of California, Santa Cruz. „Wenn wir dieses Problem der Mondform lösen, können wir Einblicke in solche grundlegenden geologischen Probleme gewinnen“, sagte er gegenüber Space.com.

Ein junger, geschmolzener Mond

Wissenschaftler glauben, dass sich der Mond aus Trümmern gebildet hat, die in den Weltraum geschleudert wurden, als ein mysteriöser Körper von der Größe eines Planeten vor etwa 4,5 Milliarden Jahren auf die junge Erde prallte. Der Mond wurde heiß geboren und entstand ganz in der Nähe unseres Heimatplaneten. (

Der neugeborene Mond war also prädestiniert dafür, von der Schwerkraft der Erde geformt zu werden, und genau das geschah, so die Forscher.

Wissenschaftler vermuten zwar seit mehr als einem Jahrhundert, dass die Gezeitenkräfte dazu beitrugen, den geschmolzenen Mond zu formen, indem sie Ausbuchtungen verursachten, die einfroren, als der natürliche Erdtrabant abkühlte und sich verfestigte. Die neue Studie liefert jedoch ein weitaus detaillierteres Verständnis dafür, wie dies wahrscheinlich geschah.

Garrick-Bethell und sein Team untersuchten topografische Daten, die vom Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA erfasst wurden, sowie Informationen über das Schwerefeld des Mondes, die von den beiden GRAIL-Raumsonden (Gravity Recovery and Interior Laboratory) der Behörde gesammelt wurden. Obwohl die Forscher einen globalen Blick auf den Mond warfen, konzentrierten sie sich auf Bereiche außerhalb der größten Einschlagskrater des Körpers, was derartige Analysen erschweren kann.

Die Daten deuten stark darauf hin, dass Gezeiteneffekte eine Schlüsselrolle bei der Gestaltung des Mondes spielen, so die Forscher. Zum Beispiel zogen die Gezeitenkräfte an der Mondkruste, dehnten sie aus und heizten sie an einigen Stellen auf. Dieser Prozess dünnte die Kruste an den Mondpolen aus und verdickte sie in den Regionen, die der Erde zugewandt sind, wodurch der Mond zu einer Zitrone mit zwei kleinen Ausbuchtungen geformt wurde (eine auf der unserem Planeten zugewandten Seite und eine auf der direkt gegenüberliegenden Seite).

Eine solche Gezeitenerwärmung konnte nur stattfinden, als die Mondkruste auf einem Meer aus geschmolzenem Gestein schwamm, das vom Rest des Körpers weitgehend entkoppelt war, so Garrick-Bethell.

„Dies geschah vor langer Zeit, als der Mond noch nicht vollständig fest war“, sagte er. „Das war in den ersten 100 bis 200 Millionen Jahren der thermischen Entwicklung des Mondes.“

Zur Gesamtform des Mondes trugen auch einfachere Gezeitenverformungen bei, die Garrick-Bethell mit dem Ausquetschen einer Zitrone mit den Händen verglich, sowie Rotationskräfte, die bewirken, dass sich drehende Körper wie der Mond an den Polen abflachen und in der Nähe des Äquators ausbeulen.

Als der Mond abkühlte, wurden die durch all diese Prozesse hervorgerufenen Veränderungen eingefroren.

Interessanterweise zeigt die Längsachse des Mondes nicht mehr direkt zur Erde, wie es wahrscheinlich vor langer Zeit der Fall war, sondern ist um etwa 30 Grad versetzt. Dies geschah wahrscheinlich, als vulkanische Aktivitäten, Einschlagskrater und andere Ereignisse das Innere des Mondes zu einem weniger homogenen Ort machten, so die Forscher.

„Interne Dichteanomalien haben sich gebildet, und sie haben den Mond irgendwie geneigt“, sagte Garrick-Bethell. „Irgendwann in der Geschichte des Mondes gab es diese Ereignisse, die diese Dichteanomalien verursachten und die Dichteachse von der Formachse weg verschoben haben.“

Verständnis anderer Monde und Planeten

Die neuen Ergebnisse könnten über den Mond hinaus Anwendung finden und Forschern helfen, jeden Himmelskörper, der stark von Gezeitenkräften beeinflusst wird, besser zu verstehen, sagte Garrick-Bethell.

„Diese Idee wurde von Europa inspiriert“, sagte er und bezog sich dabei auf den riesigen Mond des Jupiters. Europa ähnelt heute dem Mond der Erde vor langer Zeit, fügte er hinzu, da er eine feste Schale beherbergt (im Fall von Europa eher aus Eis als aus Gestein), die auf einer Ozeanschicht sitzt (die eher aus flüssigem Wasser als aus Magma besteht).

Die Studie könnte sogar Erkenntnisse über die Entwicklung von fernen fremden Planeten liefern, sagte Garrick-Bethell.

„Gezeiten sind so allgegenwärtig; sie sind überall in der Galaxie zu finden“, sagte er. „Das Verständnis von Gezeitenprozessen ist also immer wichtig.“

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