Lunare Felsstürze

Selbst in den ältesten Landschaften des Mondes, die bis vor vier Milliarden Jahren entstanden sind, gibt es an uralten Kratern die Spuren frischer Felsstürze. Da solche Abdrücke nach einigen Millionen Jahren verwittern, sind diese alten Oberflächen offenbar immer noch im Wandel. „Planetoideneinschläge beeinflussen und verändern die Geologie einer Region offenbar über sehr, sehr lange Zeiträume hinweg“, sagt Bickel. Ebenso dürfte es auf anderen quasi luftlosen Himmelskörpern sein, beispielsweise dem Merkur oder großen Planetoiden wie Vesta.

Mobilisierende Mondbeben

Dort, wo die Felsstürze nicht in Zusammenhang mit Kratern stehen, kommen Mondbeben als Ursache infrage. Das hatte bereits vor zehn Jahren ein internationales Team um Gerald Roberts von der University of London im Hinblick auf die Region Cerberus Fossae des Mars diskutiert. Dort durchschneidet ein System von Brüchen die vulkanisch geprägte rote Gesteinswüste. Das Team entdeckte auf den Fotos von Marssatelliten bis zu 20 Meter große Felsbrocken, die von rund 500 Meter hohen Klippen herabgerollt waren. Heute weiß man dank seismischer Messungen der Raumsonde InSight vor Ort, dass Cerberus Fossae ein Epizentrum von Marsbeben ist (bdw 7/2020, „Die Unterwelt des Roten Planeten“).

Dass auf dem Mond der Boden öfters bebt, ist schon seit den Apollo-Landungen klar. Damals stellten die Astronauten an den Landestellen automatische Bebenmesser auf, die jahrelang nach der Unruhe im Untergrund lauschten. Insgesamt schlugen die Instrumente mehr als 12.500 Mal an, bis 1977 das noch funktionsfähige Netzwerk aus Kostengründen abgeschaltet wurde. Seitdem hat es keine seismischen Messungen mehr auf dem Mond gegeben.

Die Analyse des Apollo-Datenschatzes hat gezeigt, dass es mehrere Arten von Beben gibt. Am häufigsten finden sie 800 bis 1200 Kilometer unter der staubigen Oberfläche statt. Offenbar werden sie von irdischen Gezeitenkräften getriggert, die periodisch auf den Mond einwirken (bdw 8/2002, „Der Mond bebt“). Die Herde von flachen Mondbeben liegen dagegen nur etwa 50 Kilometer tief. Bloß 28 Mal registrierten die Apollo-Seismometer diesen seltenen Typ. Allerdings war die stärkste bekannte seismische Aktivität auf dem Mond ein solches Flachbeben: die Erschütterung vom 3. Januar 1975 unterm Laue-Krater mit der Moment-Magnitude 4,1. Manches deutet darauf hin, dass es zu Flachbeben kommt, weil sich das Innere des Mondes abkühlt und sich somit sein Körper zusammenzieht.

Forscher wie P. Senthil Kumar vom National Geophysical Research Institute in der zentralindischen Metropole Hyderabad sind seit Jahren den Mondbeben auf der Spur. Eines ihrer Untersuchungsgebiete ist das Mare Orientale am westlichen Mondrand. Dort sollen die Beben bis in die jüngste geologische Vergangenheit hinein Felsbrocken mobilisiert haben. In einer Studie aus dem Jahr 2020 haben Kumar und seine Kollegen Fotos des Lunar Reconnaissance Orbiter von der betreffenden Region unter die Lupe genommen. Sie zählten über 6800 Felsbrocken, die an insgesamt 141 Stellen abgestürzt waren. Die Neigung in dem jeweiligen Gelände betrug weniger als 30 Grad. Das reicht nicht aus, um die Brocken quasi von selbst losrollen zu lassen, schreiben die Forscher. Es muss irgendein seismisches Rütteln im Spiel gewesen sein.

Wo ein rollender Stein in einem Einschlagskrater eine Spur hinterlassen hat, konnte das Kumar-Team eine grobe Datierung vornehmen. Denn ein solcher Felssturz muss sich ereignet haben, als der Krater bereits existierte. Und schon lange gibt es statistische Methoden, um das Alter einer Mondlandschaft aus der Größe und Häufigkeit von Kratern zu ermitteln.

Gegenwärtige Aktivitäten?

In den untersuchten Arealen im Mare Orientale fanden die Wissenschaftler Felsspuren auf jungen Kratern, die erst vor 35.000 Jahren entstanden sind. Und sie entdeckten auch Spuren an Stellen, wo es gar keine Einschlagskrater gibt. Diese Orte markieren Felsstürze, die noch jünger sind. Womöglich entstanden sie als Folge eines Mondbebens der Stärke 2,7, das am 9. Dezember 1972 die Region erschütterte und damals von den Apollo-Seismometern aufgezeichnet wurde.

Kumar und seine Kollegen wollen nun eine Signatur für Mondbeben definieren, die auf den Beobachtungen abgestürzter Felsbrocken basiert. Zu den Kenngrößen sollen die Größe der Brocken, die zurückgelegte Strecke im Gelände und die Neigung des Untergrunds gehören. Damit wollen die Forscher neue Mondbeben-Epizentren aufspüren.

Ob das gelingen kann, muss sich erst noch zeigen – zumal der Zusammenhang von Mondbeben und lunaren Felsabgängen keineswegs unstrittig ist. In einer aktuellen Publikation in der Fachzeitschrift JGR Planets hat das Team von Valentin Bickel eine Analyse von 687 Felsstürzen an 13 ausgewählten Orten der Mondoberfläche vorgestellt. Das Fazit: Es wurde keine nennenswerte Korrelation zwischen der Häufigkeit von Abgängen und der aufgezeichneten Mondbebenaktivität gefunden. Demnach würden Beben nicht zu den Hauptverursachern der lunaren Felsstürze gehören – zumindest nicht in der jüngsten geologischen Vergangenheit.

Dafür fanden die Forscher einen anderen Einflussfaktor: die beträchtlich variierenden Temperaturen zwischen Tag und Nacht, die zu einer Art Materialermüdung führen. Dadurch entstehen mit der Zeit Risse im Mondboden, was den Absturz von Felsen begünstigen kann. Klarheit über die Mondbeben werden vielleicht neue seismische Messungen auf der Mondoberfläche bringen. Indien plant für 2023 seine unbemannte Chandrayaan-3-Mission. Wenn eine sanfte Landung in der Nähe des Mondsüdpols gelingt, könnte der Bebenmesser an Bord die ersten Daten seit fast einem halben Jahrhundert gewinnen.