Sternengeschichten: Die Rückseite des Mondes

Am 3. Februar 1966 landete die sowjetische Raumsonde Luna 9 im Oceanus Procellarum auf dem Mond. Es war die erste kontrollierte Landung einer Raumsonde auf unserem Mond. In den nächsten Jahren schafften es dann sogar Menschen bis auf die Oberfläche des Mondes. Aber erst am 3. Januar 2019 schaffte es die erste Raumsonde, auch sicher auf der Rückseite des Mondes zu landen.

Die Rückseite des Mondes (Bild: NASA/GSFC/Arizona State University, gemeinfrei)

Und da stellt sich gleich einmal die Frage: Warum hat der Mond überhaupt eine Rückseite? So wie die Erde ist ja auch der Mond ein Kugel. Und Kugeln haben keine Vorder- oder Rückseite. Aber wenn wir den Mond von der Erde aus betrachten, dann sehen wir immer nur eine Hälfte seiner Oberfläche. Diese uns zugewandte Seite nennen wir die “Vorderseite” und den Teil, den wir von der Erde nie sehen können, nennen wir “Rückseite”. Die übrigens nicht die “dunkle Seite des Mondes” ist, wie es manchmal und besonders oft im englischsprachigen Raum heißt. Es gibt keine dunkle Seite des Mondes. Zumindest keine Seite die immer dunkel ist. Der Mond wird von der Sonne beleuchtet und daher ist immer eine Hälfte hell und eine Hälfte dunkel, so wie es ja auch auf der Erde immer eine Tag- und eine Nachthälfte gibt. Die Erde aber dreht sich um ihre Achse und deswegen wechseln Tag und Nacht sich beständig ab.

Auch der Mond rotiert um seine Achse und auch dort gibt es Tag und Nacht. Jeder Teil der Mondoberfläche ist also manchmal beleuchtet und manchmal dunkel. Die Rotation des Mondes ist aber tatsächlich der Grund für die Existenz der Rückseite. Über die Bewegung des Mondes habe ich ja schon in Folge 189 ausführlich gesprochen. Für eine Drehung um seine Achse braucht der Mond circa 28 Tage. Das ist genau der gleiche Zeitraum, den er auch benötigt, um sich einmal um die Erde herum zu bewegen. Und weil das so ist, sehen wir eben von der Erde aus immer nur eine Hälfte.

Der Grund für diese sogenannte “gebundene Rotation” des Mondes hat mit den Gezeiten zu tun, über die ich in Folge 161 der Sternengeschichten ausführlich gesprochen habe. Die Gezeitenkraft die die Erde auf den Mond ausübt, hat dafür gesorgt, dass sich dessen Umlaufperiode mit seiner Rotationsperiode synchronisiert hat. Wie dieser Prozess der “Gezeitenreibung” genau funktioniert, werde ich irgendwann einmal in einer anderen Folge erklären. Aber weil es ihn gibt, gibt es – von der Erde aus gesehen – eine Vorder- und eine Rückseite des Mondes.

Das erste Mal gesehen haben wir Menschen die Rückseite des Mondes 1959, als die sowjetische Raumsonde Lunik 3 den Mond umkreiste und Bilder der Rückseite zur Erde geschickt hat. Der Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA hat 2010 die komplette Oberfläche des Mondes in hoher Auflösung kartografiert. Wir wissen also, wie es dort aussieht. Und das, was wir dort sehen, ist überraschend!

Eigentlich sollte man ja erwarten, dass die Rückseite des Mondes nicht fundamental anders aussieht als die Vorderseite. Es ist ja immerhin der gleiche Himmelskörper. Aber tatsächlich IST die Rückseite sehr anders. Auf der für uns sichtbaren Vorderseite des Mondes fallen uns schon bei der Beobachtung mit freiem Auge sofort die “Meere” auf. Also die großen dunklen Bereiche, die natürlich keine echten Meere sind, aber in der Wissenschaft trotzdem noch “Mare” genannt werden. Es handelt sich dabei um große Tiefebenen, die von Lava bedeckt sind. 30 Prozent der Vorderseite sind von ihnen bedeckt. Auf der Rückseite fehlen diese Mare dagegen fast vollständig.

Würde der Mond sich plötzlich umdrehen und könnten wir bei Vollmond von der Erde aus die Rückseite sehen, dann würde uns der Vollmond auch deutlich heller erscheinen als es jetzt der Fall ist. Denn ohne die von dunkler Lava bedeckten Mare kann die Rückseite des Mondes das Sonnenlicht viel besser reflektieren. Auf der Rückseite gibt es dafür viel mehr Krater und auch die Höhenunterschiede zwischen den höchsten und tiefsten Punkten sind ein wenig größer als auf der Vorderseite.

Das Südpol-Aitken-Becken – in Falschfarben (Bild: NASA)

Auf der Rückseite des Mondes finden wir auch eine der beeindruckensten Sehenswürdigkeiten des Sonnensystems: Das Südpol-Aitken-Becken. Wie der Name schon sagt, reicht diese Struktur vom Südpol des Mondes bis zum Aitken-Krater, hat einen Durchmesser von etwa 2240 Kilometer und ist bis zu 13 Kilometer tief. Es handelt sich um den größten Einschlagskrater des Mondes und den größten des ganzen Sonnensystems! Vor langer, langer Zeit muss dort ein wirklich riesiger Himmelskörper eingeschlagen sein; mit solcher Wucht das er wahrscheinlich sogar die Kruste des Mondes durchbrochen und darunter liegendes Gestein aus dem Mantel des Mondes an die Oberfläche gebracht hat.

Diese Kruste, also die äußerste Gesteinsschicht des Mondes, ist auf der Rückseite ungefähr 150 Kilometer dick. Auf der Vorderseite sind es aber nur 70 Kilometer. Das ist ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Seiten und so wie bei allen anderen wissen wir auch hier noch nicht genau, warum er existiert.

Es hat vermutlich mit der Entstehung des Mondes zu tun. Darüber habe ich in Folge 149 schon im Detail gesprochen. Wir gehen davon aus, das vor 4,5 Milliarden Jahren die junge Erde mit einem etwa marsgroßen Himmelskörper kollidiert ist. Aus den Trümmern dieser Kollision hat sich danach der Mond gebildet. Aber vielleicht war es anfangs nicht nur ein Mond, sondern zwei oder mehrere größere Objekte, die die Erde umkreist haben. Und erst als DIE miteinander kollidiert sind, entstand daraus der Mond den wir heute haben. Wenn zwei große Objekte auf genau die richtige Weise kollidieren, dann kann dabei durchaus ein Mond mit unterschiedlichen Hälften entstehen wie wir ihn heute sehen.

Aber ob das wirklich so war oder nicht, werden wir erst wissen, wenn wir die Rückseite genau erforscht haben. Bis zur Landung der chinesischen Raumsonde Chang’e 4 am 3. Januar 2019 konnten wir die Rückseite immer nur aus der Ferne beobachten. Das ist zwar ganz ok, aber wirklich gute Daten kriegt man nur vor Ort auf der Oberfläche. Die Rückseite des Mondes ist aber auch noch aus anderen Gründen für uns interessant und es sind die gleichen Gründe, die sie so schwierig zu erreichen machen.

Da die Rückseite eben IMMER die Rückseite ist, kann man die Erde von dort nie sehen. Wenn man die Erde aber nie sehen kann, kann man auch keine Funksignale von dort zur Erde bzw. von der Erde zur Rückseite schicken. Dazu müssten die Signale den Mond selbst durchdringen und das funktioniert nicht. Man muss zuerst ein paar Satelliten so um den Mond herum bzw. in seiner Nähe positionieren, das sie als Verbindungsstation für Funksignale genutzt werden können. Genau das ist im Rahmen der Chang’e 4 Mission passiert.

Lasst uns so ein Ding doch auf den Mond stellen!

Wenn man von der Rückseite des Mondes aber nicht zur Erde funken kann, dann bedeutet das, dass keine Funksignale der Erde die Rückseite erreichen können. Was blöd für die Steuerung von Raumsonden ist. Aber extrem wunderbar für die Radioastronomie. Dabei geht es ja darum, die ganze natürliche Radiostrahlung im Universum zu beobachten. Das machen wir momentan von der Erde aus und es funktioniert auch ganz gut. Aber trotzdem gibt es auf unserem Planeten jede Menge Störquellen. Radio- und Fernsehsender, Handynetze, jedes elektrische Gerät: Alle schicken elektromagnetische Wellen durch die Gegend und die stören die astronomische Beobachtung. Ein Radioteleskop auf der Rückseite des Mondes hätte dagegen eine einmalige Position. Man könnte dort so störungsfrei wie kaum irgendwo sonst beobachten, wäre aber andererseits auch nicht allzu weit von der Erde entfernt.

Vielleicht müsste so ein Beobachtungsstation auch nicht einmal automatisch betrieben werden. Wenn Menschen irgendwann den Mond besiedeln, dann sind die vielen tiefen Krater in der Nähe des Südpols kein schlechter Ort. Manche davon sind so tief, dass das Sonnenlicht nie bis zu ihrem Grund vordringt. Dort, in der ewigen Dunkelheit und Kälte, könnte sich noch Wassereis befinden. Und Wasser ist etwas, das wir wirklich gut gebrauchen könnten, wenn wir uns dort länger aufhalten wollen.

Die Rückseite des Mondes ist zwar schwer zu erreichen. Aber es lohnt sich! blank

Florian Freistetter promovierte am Institut für Astronomie der Universität Wien und hat danach an der Sternwarte der Universität Jena und dem Astronomischen Rechen-Institut in Heidelberg als Astronom gearbeitet. Zur Zeit lebt er in Baden bei Wien, bloggt über Wissenschaft, schreibt Bücher und ist Teil des Wissenschaftskabaretts Science Busters.

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Obwohl der Mond der unmittelbare Nachbar unserer Erde ist, wissen wir wenig über seine frühe Entstehungsgeschichte. Seit mehr als vier Milliarden Jahren umkreist der Trabant unseren Heimatplaneten. Unklar ist, welche Kräfte ihn schufen. Ein weiteres Rätsel stellt das Größenverhältnis von Erde und Mond dar, denn für einen Satelliten ist der Erdmond ungewöhnlich groß. Ist die nahezu identische geochemische Zusammensetzung beider Gestirne ein Hinweis auf eine gemeinsame Schöpfung?
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(mfe)

Source: Sternengeschichten Folge 319: Die Rückseite des Mondes
https://www.youtube.com/watch?v=NVVJFjWLcrc
https://www.youtube.com/watch?v=_xgU3aoKiAg

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