Mondwirbel könnten durch unsichtbare Magmen magnetisiert werden

Mondwirbel sind helle, gewundene Strukturen auf der Mondoberfläche, die hell genug sind, um von einem Teleskop im Garten aus sichtbar zu sein. Manche Leute finden, sie sähen aus wie die Pinselstriche in einem abstrakten Gemälde. Aber das sind nicht bloße künstlerische Schnörkel: NASA-Bilder zeigen, dass sich die Ranken mancher Mondwirbel über Hunderte von Meilen erstrecken.

Mondwirbel konnten bisher nicht einfach erklärt werden, doch neuere Modell- und Raumsondendaten bringen Licht in das verworrene Mysterium. Die Daten zeigen, dass Gestein in den Wirbeln magnetisiert ist und die Sonnenwindpartikel, die den Mond ständig bombardieren, ablenkt oder umleitet. Stattdessen werden nahegelegene Gesteinsbrocken getroffen. Im Laufe der Zeit werden benachbarte Gesteinsbrocken durch chemische Reaktionen, die durch die Kollisionen verursacht werden, dunkler, während die Wirbel hell bleiben.

Aber wie wurden die Gesteine ​​in den Mondwirbeln magnetisiert? Der Mond hat heute kein Magnetfeld. Noch nie hat ein Astronaut oder Rover einen Mondwirbel besucht, um ihn zu untersuchen.

„Einschläge könnten diese Art magnetischer Anomalien verursachen“, sagte Michael J. Krawczynski, außerordentlicher Professor für Erd-, Umwelt- und Planetenwissenschaften an der Washington University in St. Louis. Er weist darauf hin, dass Meteoriten regelmäßig eisenhaltiges Material in Gebiete auf der Mondoberfläche bringen. „Aber es gibt einige Wirbel, bei denen wir uns einfach nicht sicher sind, wie ein Einschlag diese Form und Größe erzeugen könnte.“

Krawczynski glaubt, dass es wahrscheinlicher ist, dass etwas anderes die Wirbel lokal magnetisiert hat.

„Eine andere Theorie besagt, dass sich unter der Erde Laven befinden, die in einem Magnetfeld langsam abkühlen und die magnetische Anomalie erzeugen“, sagte Krawczynski, der Experimente zur Überprüfung dieser Erklärung konzipierte. Seine Ergebnisse sind veröffentlicht im Journal of Geophysical Research: Planeten.

Krawczynski und die Erstautorin der Studie, Yuanyuan Liang, die vor kurzem ihren Doktortitel in Erd-, Umwelt- und Planetenwissenschaften im Fach Arts & Sciences erworben hat, haben die Auswirkungen verschiedener Kombinationen aus atmosphärischer Chemie und magmatischen Abkühlungsraten auf ein Mineral namens Ilmenit gemessen, um zu sehen, ob sie eine magnetisierende Wirkung haben könnten.

„Erdgestein lässt sich sehr leicht magnetisieren, da es oft winzige Teilchen von Magnetit enthält, einem magnetischen Mineral“, sagte Krawczynski. „Viele der terrestrischen Studien, die sich auf Dinge mit Magnetit konzentriert haben, sind nicht auf den Mond anwendbar, wo es dieses hypermagnetische Mineral nicht gibt.“

Krawczynski und sein Team fanden jedoch heraus, dass Ilmenit, das auf dem Mond in großen Mengen vorkommt, auch reagieren und Eisenmetallpartikel bilden kann, die unter den richtigen Bedingungen magnetisiert werden können.

„Die kleineren Körner, mit denen wir gearbeitet haben, scheinen stärkere Magnetfelder zu erzeugen, da das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen bei den kleineren Körnern größer ist als bei den größeren Körnern“, sagte Liang. „Mit einer größeren freiliegenden Oberfläche ist es für die kleineren Körner einfacher, die Reduktionsreaktion zu durchlaufen.“

„Unsere analogen Experimente haben gezeigt, dass wir unter Mondbedingungen das magnetisierbare Material erzeugen konnten, das wir brauchten. Es ist also plausibel, dass diese Wirbel durch Magma unter der Oberfläche verursacht werden“, sagte Krawczynski, der als Dozent am McDonnell Center for the Space Sciences der Universität tätig ist.

Die Bestimmung des Ursprungs der Mondwirbel gilt als Schlüssel zum Verständnis der Prozesse, die die Mondoberfläche geformt haben, der Geschichte des Magnetfelds auf dem Mond und sogar der Frage, wie die Oberflächen von Planeten und Monden allgemein die sie umgebende Weltraumumgebung beeinflussen.

Diese Studie wird dazu beitragen, Daten zukünftiger Mondmissionen zu interpretieren, insbesondere von Missionen, die magnetische Anomalien auf der Mondoberfläche erforschen. Die NASA beabsichtigt, im Rahmen der Lunar Vertex-Mission im Jahr 2025 einen Rover in das als Reiner Gamma bekannte Mondwirbelgebiet zu schicken.

„Wenn man mit den von uns beschriebenen Methoden magnetische Anomalien erzeugen will, muss das unterirdische Magma einen hohen Titananteil haben“, sagte Krawczynski. „Wir haben Hinweise darauf gesehen, dass diese Reaktion Eisenmetall in Mondmeteoriten und in Mondproben von Apollo erzeugt. Aber all diese Proben sind oberflächliche Lavaströme, und unsere Studie zeigt, dass eine Abkühlung im Untergrund diese metallbildenden Reaktionen deutlich verstärken sollte.“

Sein experimenteller Ansatz ist derzeit die beste Möglichkeit, Vorhersagen darüber zu testen, wie unsichtbare Lava die magnetischen Effekte der mysteriösen Mondwirbel verursachen könnte.

„Wenn wir nur tiefer bohren könnten, könnten wir sehen, ob diese Reaktion stattfindet“, sagte Krawczynski. „Das wäre großartig, aber es ist noch nicht möglich. Im Moment stecken wir mit der Oberfläche fest.“