Seit Milliarden Jahren: Lässt Sauerstoff von der Erde den Mond rosten?

Zur allgemeinen Überraschung vieler Mond- und Planetenforscher entdeckten Wissenschaftler das oxidierte Eisenmineral Hämatit in hohen Breiten unseres kosmischen Begleiters.

Eisen reagiert ausgesprochen gut mit Sauerstoff und bildet ein rötliches Oxid – Rost –, wie es auf der Erde häufig vorkommt. Die Mondoberfläche und das Innere des Mondes sind jedoch praktisch frei von Sauerstoff, sodass auf dem Mond makelloses metallisches Eisen vorherrscht. Hoch oxidiertes Eisen konnte auch in Proben der Apollo-Missionen nicht bestätigt werden. Darüber hinaus bläst der Sonnenwind Wasserstoff über die Mondoberfläche, was der Oxidation entgegenwirkt.

Forscher der Universität von Hawaii in Mānoa veröffentlichten die Ergebnisse Anfang September in „Science Advances“.

Sonnenwind lässt Vollmond rosten

Für diese Entdeckung analysierte Shuai Li, Assistenzforscher am Hawai’i-Institut für Geophysik und Planetologie (HIGP), gemeinsam mit Forschern vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA Daten des Moon Mineralogy Mapper (M3). Inspiriert wurden die Arbeiten von Lis früherer Entdeckung von Wassereis in den Polarregionen des Mondes im Jahr 2018.

„Als ich die M3-Daten in den Polarregionen untersuchte, stellte ich fest, dass sich einige spektrale Merkmale und Muster von denen unterscheiden, die wir in den niedrigeren Breiten oder den Apollo-Proben sehen“, sagte Li. „Nach monatelanger Untersuchung fand ich heraus, dass ich die Signatur von Hämatit sah.“

Das Team fand außerdem heraus, dass das Vorhandensein von Hämatit stark mit dem Wassergehalt des Mondgesteins korreliert. Beides konzentriert sich auf hohe Breiten und hauptsächlich auf die der Erde zugewandten Seite des Mondes. Mehr Hämatit auf der lunaren Nahseite deute wiederum darauf hin, dass er mit der Erde verwandt sein könnte.

Karte von Hämatit-Ablagerung (rot) auf der Oberfläche der erdzugewandten Mondseite. Foto: Shuai Li/Hawai’i Institute of Geophysics and Planetology (HIGP)/University of Hawaii at Mānoa

„Unsere Hypothese ist, dass Mond-Hämatit durch die Oxidation von Eisen auf der Mondoberfläche durch den Sauerstoff aus der oberen Atmosphäre der Erde gebildet wird, der in den letzten Milliarden Jahren kontinuierlich vom Sonnenwind auf die Mondoberfläche geblasen wurde, wenn sich der Mond im Erdmagnetschweif befindet“, sagte Li.

Mit anderen Worten: Immer wenn der Mond hinter der Erde steht – bei Vollmond und bei Mondfinsternissen – rostet der Mond.

Sauerstoff der Erde nicht allein für Mond-Rost verantwortlich

„Interessanterweise ist Hämatit auf der Rückseite des Mondes, wo der Sauerstoff der Erde möglicherweise nie angekommen ist, nicht absolut abwesend“, sagte Li. „Die winzige Wassermenge (unter 0,1 Gewichtsprozent), die in hohen Mondbreiten beobachtet wurde, war möglicherweise wesentlich an der Bildung von Hämatit beteiligt.“ Der Luftsauerstoff der Erde könnte also das Hauptoxidationsmittel für die Bildung von Hämatit sein. Wasser und interplanetarer Staubaufprall könnten, laut Li, ebenfalls ihren Teil beigetragen haben.

In jedem Fall werde „diese Entdeckung unser Wissen über die Polarregionen des Mondes neu ordnen“. Weiter sagte Li: „Die Erde hat möglicherweise eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Mondoberfläche gespielt.“

Das Team hofft, dass die ARTEMIS-Missionen der NASA Hämatitproben aus den Polarregionen zurückbringen können. Die chemischen Signaturen dieser Proben könnten, so die Forscher, nicht nur ihre Hypothese vom rostenden Mond bestätigen, sondern auch helfen, die Entwicklung der Erdatmosphäre in den vergangenen Milliarden Jahren zu verstehen.

(Mit Material der Universität von Hawaii in Manoa und der NASA)