Lunare Wirbel werden als helle, wellenförmige Muster auf der Mondoberfläche erkannt, die hell genug sind, um sie durch ein Hinterhofteleskop zu sehen. Viele denken, sie sehen aus wie Pinselstriche in der abstrakten Malerei. Aber dies sind nicht nur künstlerische Details: NASA-Bilder zeigen, dass einige Stränge der lunaren Wirbel sich über Hunderte von Kilometern erstrecken.

Lunare Wirbel haben Wissenschaftler lange Zeit verwirrt, aber jüngste Modellierungen und Daten von Raumfahrzeugen werfen neues Licht auf dieses mysteriöse Phänomen. Daten zeigen, dass die Gesteine innerhalb der Wirbel magnetisiert sind, was eine Ablenkung oder Umleitung der Sonnenwindpartikel verursacht, die ständig den Mond bombardieren. Nahegelegene Gesteine nehmen stattdessen die Schläge auf. Im Laufe der Zeit verdunkeln sich benachbarte Gesteine aufgrund chemischer Reaktionen, die durch Kollisionen verursacht werden, während die Wirbel hell bleiben.

Wie wurden die Gesteine innerhalb der lunaren Wirbel magnetisiert? Der Mond hat heute kein Magnetfeld. Kein Astronaut oder Rover hat bisher einen lunaren Wirbel besucht, um dieses Phänomen zu untersuchen.

Einschläge und magnetische Anomalien
“Einschläge könnten diese Art von magnetischen Anomalien auslösen,” sagte Michael J. Krawczynski, außerordentlicher Professor für Erd-, Umwelt- und Planetenwissenschaften an der Washington University in St. Louis. Er stellt fest, dass Meteoriten regelmäßig eisenhaltige Materialien auf die Mondoberfläche liefern. “Aber es gibt einige Wirbel, bei denen wir uns 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.

Theorien über unterirdische Lava
“Eine andere Theorie ist, dass sich Lavaströme unter der Oberfläche langsam in einem Magnetfeld abkühlen und eine magnetische Anomalie erzeugen,” sagte Krawczynski, der Experimente entworfen hat, um diese Erklärung zu testen. Seine Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Journal of Geophysical Research: Planets veröffentlicht.

Krawczynski und der Erstautor der Studie, Yuanyuan Liang, der kürzlich einen Doktortitel in Erd-, Umwelt- und Planetenwissenschaften an der Washington University erworben hat, maßen die Effekte verschiedener Kombinationen von Atmosphärenchemie und Abkühlungsraten von Magma auf ein Mineral namens Ilmenit, um zu sehen, ob sie einen magnetisierenden Effekt erzeugen könnten.

“Erdgesteine lassen sich sehr leicht magnetisieren, weil sie oft winzige Partikel von Magnetit enthalten, einem magnetischen Mineral,” sagte Krawczynski. “Viele terrestrische Studien, die sich auf Dinge mit Magnetit konzentriert haben, sind auf den Mond nicht anwendbar, wo dieses hypermagnetische Mineral nicht vorhanden ist.”

Aber Ilmenit, das auf dem Mond reichlich vorhanden ist, kann ebenfalls reagieren und Eisenmetallpartikel bilden, die unter den richtigen Bedingungen magnetisiert werden können, wie Krawczynski und sein Team entdeckten.

Experimentelle Ergebnisse
“Die kleineren Partikel, mit denen wir gearbeitet haben, schienen stärkere Magnetfelder zu erzeugen, da das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen bei kleineren Partikeln größer ist als bei größeren Partikeln,” sagte Liang. “Mit mehr freiliegender Oberfläche können kleinere Partikel die Reduktionsreaktion leichter durchlaufen.”

“Unsere Analogexperimente zeigten, dass wir unter Mondbedingungen Material schaffen können, das magnetisiert werden kann. Es ist also möglich, dass diese Wirbel durch unterirdische Magma verursacht werden,” sagte Krawczynski, der auch Forscher am McDonnell Center for Space Sciences der Universität ist.

Zukünftige Missionen
Die Bestimmung des Ursprungs der lunaren Wirbel gilt als Schlüssel zum Verständnis der Prozesse, die die Mondoberfläche geformt haben, der Geschichte des Magnetfelds des Mondes und sogar, wie planetare und lunare Oberflächen im Allgemeinen die sie umgebende Weltraumumgebung beeinflussen.

Diese Studie wird helfen, die von zukünftigen Missionen zum Mond gesammelten Daten zu interpretieren, insbesondere diejenigen, die magnetische Anomalien auf der Mondoberfläche untersuchen. Die NASA plant, 2025 einen Rover in das Gebiet des lunaren Wirbels, das als Reiner Gamma bekannt ist, als Teil der Lunar Vertex-Mission zu schicken.

“Wenn Sie magnetische Anomalien durch die von uns beschriebenen Methoden erzeugen möchten, muss die unterirdische Magma einen hohen Titananteil haben,” sagte Krawczynski. “Wir haben Hinweise auf diese Eisenmetall-bildende Reaktion in lunaren Meteoriten und Apollo-Proben gesehen. Aber all diese Proben sind Oberflächenlavaflüsse, und unsere Studie zeigt, dass das Abkühlen unter der Oberfläche diese Metallbildung erheblich verstärken würde.”

Für den Moment ist sein experimenteller Ansatz die beste Methode, um Vorhersagen darüber zu testen, wie unsichtbare Lava die magnetischen Effekte der mysteriösen lunaren Wirbel verursachen könnte.

“Wenn wir nur nach unten bohren könnten, könnten wir sehen, ob diese Reaktion stattfindet,” sagte Krawczynski. “Das wäre großartig, aber es ist derzeit nicht möglich. Im Moment sind wir auf die Oberfläche beschränkt.”

Quelle: Washington University, St. Louis