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Eines der beständigen Geheimnisse unseres Mondes ist, warum es anscheinend einmal ein magnetisches Feld hatte. Nun haben zwei Wissenschaftlerteams zwei getrennte, aber potenziell komplementäre Erklärungen gegeben.

Als die Apollo-Astronauten in den 1960er und 1970er Jahren Proben von Mondfelsen von ihren Mondlandungsmissionen zurückbrachten, schockierten einige von ihnen Wissenschaftler, indem sie magnetisch waren. Das bedeutet, dass einzelne Gesteine ​​einen magnetischen Nord- und Südpol und ein kleines Magnetfeld haben können.

Dies kann bei Gesteinen mit den richtigen Mineralien in ihnen passieren, wenn sie in der Gegenwart eines Magnetfeldes abkühlen. Das Problem ist, Wissenschaftler hatten keine Ahnung, dass der Mond jemals ein magnetisches Feld hatte, und konnten nicht erklären, wie das geschehen sein könnte.

Ein Magnetfeld wird von einem so genannten Dynamo erzeugt, der durch die Bewegung eines leitenden Materials wie flüssiges Eisen verursacht wird. Im Falle des Erdmagnetfelds tritt diese Bewegung im äußeren Kern des Planeten auf und wird durch die Konvektion der Wärme verursacht.

Aber der Mond ist nicht groß genug, um Konvektion stattfinden zu lassen. Die Wissenschaftler konnten nicht erklären, was sonst noch die notwendige flüssige Bewegung des Eisens im Mond erzeugen könnte. [Fotos: Unser wechselnder Mond]

Rühre es auf

In einem neuen Vorschlag schlagen Christina Dwyer von der Universität von Kalifornien, Santa Cruz, und ihre Kollegen vor, dass die mittlere Schicht des Mondes des festen Felsens, genannt sein Mantel, seinen flüssigen Eisenkern aufwühlt. Die Forscher glauben, dass dies geschieht, weil der Kern des Mondes und sein Mantel um leicht unterschiedliche Achsen rotieren und die Grenze zwischen ihnen nicht ganz kugelförmig ist, so dass ihre relative Bewegung bewirkt, dass sich die Flüssigkeit vermischt.

Die Stärke dieses Rührens wird durch den Winkel zwischen dem Kern und dem Mantel und den Abstand zwischen der Erde und dem Mond bestimmt, da der Gezeiten-Gravitationszug der Erde bewirkt, dass der Mondmantel anders rotiert als der Kern.

Dieses Modell würde erklären, warum der Mond früher ein Magnetfeld hatte, aber nicht mehr. Das liegt daran, dass sich der Winkel zwischen dem Mantel und dem Kern im Laufe der Zeit verengt hat, während sich der Abstand zwischen dem Mond und der Erde vergrößert hat, wodurch die Gezeitenkräfte stetig abnehmen. Während diese Kräfte früher ausreichten, um einen Dynamo innerhalb des Mondes zu erzeugen, sind sie nicht mehr vorhanden.

Basierend auf ihren Berechnungen schätzen die Forscher, dass das Mondmagnetfeld etwa eine Milliarde Jahre gedauert haben könnte, zwischen etwa 2,7 Milliarden und 4,2 Milliarden Jahren.

"Basierend auf dem, was wir über das Rühren wissen, und allem, was wir über flüssige Bewegung wissen, können wir keinen Grund finden, dass das nicht funktionieren würde", sagte Dwyer gegenüber ProfoundSpace.org. "Alle Flaggen sind weg, und jetzt muss dies auf die nächste Ebene gebracht werden, um getestet zu werden."

Dwyer sagte, ihr Forscherteam habe das Basisszenario studiert, hofft aber, dass Wissenschaftler, die sich auf die Modellierung der komplexen Physik von Dynamos spezialisiert haben, nun eingreifen werden, um zu untersuchen, ob dies erklären könnte, was auf dem Mond passiert ist.

Die Forscher berichteten ihre Theorie in der Nov. 10 Ausgabe der Zeitschrift Nature.

Heftige Auswirkungen

Aber sie sind nicht die einzig mögliche Lösung für das Geheimnis des Mondes.

In der gleichen Ausgabe von Nature schlagen Michael Le Bars vom Französischen Nationalen Zentrum für Wissenschaftliche Forschung und der Université Aix-Marseille in Frankreich zusammen mit seinen Kollegen eine weitere Erklärung für das alte Mondmagnetfeld vor.

Le Bars Team schlägt auch vor, dass der Mondmantel die Flüssigkeit in seinem Kern aufgewühlt haben könnte. Sie bieten jedoch einen anderen Impuls für dieses Rühren. Anstelle von Gezeitenwechselwirkungen zwischen der Erde und dem Mond postulieren die Forscher, dass Stöße von großen Weltraumfelsen, die in den Mond einschlugen, seine Rotationsgeschwindigkeit verändert haben, was zu einer unterschiedlichen Bewegung zwischen dem Mantel und dem Kern führte.

Während das erste Szenario ständiges Rühren verursachen würde, während Erde und Mond die richtige Entfernung voneinander hatten, würde das zweite Bild kurze Perioden von besonders starkem Rühren des Kerns induzieren, die Spitzen eines Magnetfeldes auf dem Mond erzeugen würden.

Obwohl jede der beiden Optionen richtig sein mag, ist es auch möglich, dass beide Mechanismen eine Rolle bei der Entstehung eines alten Magnetfeldes auf dem Mond spielten.

"Die beiden Studien sind zum Nachdenken anregend und können sich ergänzen", schrieb Dominique Jault, Forscherin an der ETH Zürich in der Schweiz und der Université Joseph-Fourier in Frankreich, die an keiner der neuen Studien beteiligt war, in einem begleitenden Aufsatz Thema der Natur. "Zukünftige paläomagnetische Experimente an Proben aus sehr alten Mondgesteinen werden es ermöglichen, ihre Theorien zu testen."

Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde korrigiert, um die Tatsache widerzuspiegeln, dass die Entfernung zwischen der Erde und dem Mond im Laufe der Zeit größer und nicht kleiner geworden ist.