Zusammenfassung:
Lange Zeit war die extreme Asymmetrie zwischen der Vorder- und Rückseite des Mondes in Topographie, Krustendicke und chemischer Zusammensetzung eines der zwingendsten ungelösten Kernrätsel auf dem Gebiet der Planetenwissenschaft. Eine aktuelle numerische Simulationsstudie, die von einem internationalen gemeinsamen Team von Planetenwissenschaftlern durchgeführt wurde, liefert eine sehr überzeugende theoretische Erklärung für dieses jahrhundertealte Rätsel: Die in einer renommierten Astronomiezeitschrift veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass in den frühen Stadien der Mondentwicklung ein riesiges Objekt auf Zwergplanetenniveau heftig auf die Südpolregion des Mondes einschlug. Die durch den Einschlag erzeugte tiefe Wärmesäule erschütterte die innere Struktur des Mondes heftig, veränderte die Migrationsbahn des Mondmantelmaterials grundlegend und erzeugte schließlich das „doppelseitige“ asymmetrische Muster des Mondes, das heute zu sehen ist.
Das Verständnis der Menschheit über die Asymmetrie des Mondes begann in der frühen Ära der Weltraumforschung. Die der Erde zugewandte Vorderseite des Mondes ist mit riesigen, flachen, dunkleren „Mondmarien“ übersät. Diese Maria sind im Wesentlichen Ebenen, die vor Milliarden von Jahren von massiven vulkanischen Basaltlavaströmen gefüllt wurden. Darüber hinaus ist die Vorderseite des Mondes reich an radioaktiven Heizelementen namens „KREEP“ (benannt nach der englischen Abkürzung für Kalium, seltene Erdelemente und Phosphor) und Schwermetallen wie Titan. Die von der Erde abgewandte Seite des Mondes hingegen präsentiert ein völlig anderes Erscheinungsbild – es gibt fast keine große Fläche von Basalt-Mondmarien, die Kruste ist viel dicker als die Vorderseite, die Oberfläche ist dicht mit uralten Einschlagskratern bedeckt und es herrscht ein extremer Mangel an radioaktiven wärmeerzeugenden Elementen. Warum derselbe natürliche Satellit in derselben Himmelsentwicklungsumgebung zwei völlig unterschiedliche „Gesichter“ bildet, hat in der akademischen Gemeinschaft seit Jahrzehnten zahlreiche heftige wissenschaftliche Vermutungen ausgelöst.
Um diese tiefgreifende treibende Kraft gründlich zu identifizieren, stützte sich das Forschungsteam auf hochpräzise Planetendynamikcodes und Supercomputercluster, um eine umfassende multiphysikalische Simulation des frühen Magma-Ozean-Abkühlungsprozesses des Mondes und der Kollisionsdynamik des Himmels durchzuführen. Wissenschaftler haben ihre Aufmerksamkeit auf das berühmte „South Pole-Aitken Basin“ (SPA Basin) auf der anderen Seite des Mondes gerichtet – eine der größten bekannten Einschlagstrukturen im Sonnensystem, die sich über mehr als 2.500 Kilometer erstreckt. Simulationsergebnisse zeigen, dass vor etwa 4,3 Milliarden Jahren, während der kritischen Fensterperiode, als der Magma-Ozean auf der Mondoberfläche noch nicht vollständig erstarrt war, ein riesiger Himmelskörper mit einem Durchmesser von mehreren hundert Kilometern mit sehr hoher Relativgeschwindigkeit auf den Südpol des Mondes traf und dabei augenblicklich unermessliche kinetische und thermische Energie in das Mondinnere injizierte.
Der gewaltige Einschlag erzeugte nicht nur ein riesiges, mehrere Kilometer tiefes Becken auf der Mondoberfläche, sondern auch eine große, riesige thermische Wolke tief im Inneren des Mondes. Diese sich ständig erwärmende thermische Anomalie zerstörte das ursprüngliche Gleichgewicht zwischen Schwerkraftabsenkung und thermischer Konvektion im Inneren des Mondes. Wie eine riesige unterirdische Pumpe wurde die KREEP-Schmelzschicht, die möglicherweise gleichmäßig im tiefen Mond verteilt war und reich an radioaktiven wärmeerzeugenden Elementen (Thorium, Uran und Kalium) war, stark gedrückt und entlang der Asthenosphäre des Mondmantels zum anderen Ende des Mondes getrieben – der frontalen Procellarium-Region des Mondes, die jetzt der Erde zugewandt ist.
Durch die großflächige asymmetrische Anreicherung radioaktiver Heizmaterialien mit langen Halbwertszeiten tief vor dem Mond heizte die von diesen Elementen kontinuierlich freigesetzte Zerfallswärme die darüber liegenden Mondmantelgesteine über Hunderte Millionen oder sogar Milliarden Jahre hinweg weiter auf, was zu periodischen großflächigen lokalen Umschmelzungen und schließlich zu lang anhaltenden und heftigen Vulkanausbrüchen führte. Basaltlava brach immer wieder durch die relativ dünne Frontkruste und spuckte aus, füllte alte Becken und verdichtete sich zu der dunklen Mond-Maria, die heute mit bloßem Auge sichtbar ist; Auf der anderen Seite des Mondes kühlte und verfestigte sich der hintere Mondmantel, dem es an tiefen, anhaltenden Wärmequellen mangelt, schnell, da der größte Teil des Heizmaterials durch die Aufpralldynamik herausgedrückt wurde. Die Kruste behielt nicht nur ihren ursprünglichen dicken Zustand bei, sondern wurde auch nicht von nachfolgender vulkanischer Lava bedeckt.
Planetenphysiker wiesen darauf hin, dass diese Simulationsstudie nicht nur das riesige Einschlagereignis im Antarktis-Aitken-Becken nahtlos mit der einzigartigen KREEP-Gesteinsanreicherung und der Vulkangeschichte auf der Vorderseite des Mondes zum ersten Mal in derselben dynamischen Kette verbindet, sondern auch eine entscheidende theoretische Grundlage für die Neuinterpretation der in situ geologischen Proben liefert, die von Chang'e-6 und dem Artemis-Programm von der anderen Seite des Mondes und den Polarregionen mitgebracht wurden Zukunft. Untersuchungen haben gezeigt, dass in den frühen Stadien der Entstehung terrestrischer Planeten und großer Satelliten eine einzige katastrophale Kollision eines großen Körpers ausreichte, um den Weg der tiefen thermischen Entwicklung und den geochemischen Differenzierungsprozess des Himmelskörpers vollständig neu zu organisieren. Dieser Mechanismus hat auch weitreichende Auswirkungen auf das Verständnis des Ursprungs der verschiedenen Landformen von Merkur, Mars und sogar felsigen Exoplaneten.
Kommentare