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Mond hatte vor 4,2 Milliarden Jahren wohl ein Magnetfeld
Ein stark magnetisierter Gesteinskörper auf der Mondrückseite könnte ein Archiv des frühen Mondmagnetfelds sein. Die gemeinsame Auswertung von Schwere- und Magnetfelddaten deutet darauf hin, dass der Mond vor rund 4,2 Milliarden Jahren ein intern erzeugtes Feld von mehr als elf Mikrotesla besaß. Damit erhält die Theorie eines frühen lunaren Dynamos neue Unterstützung.
Zürich (Schweiz). Der Mond besitzt heute kein globales Magnetfeld, das wie bei der Erde durch Strömungen in einem flüssigen Metallkern erzeugt wird. Ob ein solcher Dynamo im jungen Mond dennoch über längere Zeit aktiv war, ist seit Jahren umstritten. Gesteinsproben der Apollo-Missionen liefern dazu widersprüchliche Hinweise, während einzelne magnetisierte Bereiche der Mondkruste auch durch kurzzeitige Einschlagsprozesse erklärt werden könnten.
Besonders aufschlussreich ist deshalb die Dewar-Region auf der erdabgewandten Mondseite, wo eine starke magnetische Anomalie genau über einem Gebiet mit auffälliger Schwerkraftsignatur liegt. Wenn beide Signale dieselbe geologische Struktur abbilden, lässt sich abschätzen, welches Material im Untergrund liegt und in welchem Magnetfeld es beim Abkühlen magnetisiert wurde.
Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) haben dafür Schwerefelddaten der GRAIL-Mission mit Modellen des lunaren Magnetfelds zusammengeführt, die auf Messungen von Lunar Prospector und Kaguya beruhen. In einer dreidimensionalen gemeinsamen Inversion suchte das Team nach Untergrundkörpern, deren Dichte und Magnetisierung zugleich zu den Beobachtungen passen. Der Ansatz verbindet damit zwei Messgrößen, die sonst meist getrennt ausgewertet werden.
„Das ist einer der Gründe, weshalb diese Region ein potenzielles Fenster für die Erforschung der inneren Struktur ist“, erklärt Xi Yang.
Das Modell ergibt unter Dewar einen rund 60 Kilometer breiten und bis etwa neun Kilometer tief reichenden Gesteinskörper, der dichter als die umgebende Kruste und zugleich stark magnetisiert ist. Zusammen mit der Oberflächenchemie und der lokalen Topografie spricht dies für erstarrtes magmatisches Material, wahrscheinlich einen unter der Oberfläche verborgenen vulkanischen Komplex.
Für die Alterszuordnung nutzen die Forscher Einschlagsablagerungen, die über der Struktur liegen und auf ein Alter von rund 4,2 Milliarden Jahren weisen. Der Körper muss seine remanente Magnetisierung daher zu einer Zeit aufgenommen haben, als der Mond noch sehr jung war.
Entscheidend ist der Eisengehalt des magmatischen Materials, aus dem sich zusammen mit der erforderlichen Magnetisierung abschätzen lässt, wie stark das umgebende Feld beim langsamen Abkühlen mindestens gewesen sein muss. Die veröffentlichte Studie kommt auf eine Paläointensität von mehr als elf Mikrotesla, was grob einem Fünftel der heutigen Magnetfeldstärke an der Erdoberfläche entspricht.
Ein kurzlebiges Magnetfeld durch einen großen Einschlag halten die Autoren für die Dewar-Struktur für wenig plausibel. Lage und geologischer Zusammenhang sprechen nach ihrer Interpretation stattdessen für ein länger bestehendes, im Inneren des Mondes erzeugtes Feld.
„Wir können daher fast sicher sein, dass das Magnetfeld von einem länger anhaltenden, im Kern erzeugten Dynamo stammen muss“, erklärt Xi Yang.