Granit lauert wahrscheinlich unter der Mondoberfläche

Der Compton-Belkovich-Vulkankomplex des Mondes, der auf diesem Bild des Lunar Reconnaissance Orbiters zu sehen ist, könnte die größte Granitmasse beherbergen, die jenseits der Erde entdeckt wurde.

Arizona State University, GSFC/NASA

Von Katherine Kornei

19. Juli 2023 um 9:00 Uhr

Passen Sie auf Yosemite auf – der Mond hat seine eigene beeindruckende Felsformation.

Ein riesiger Granitbrocken mit einer Breite von etwa 50 Kilometern könnte unter der Mondoberfläche vergraben sein, berichteten Forscher am 5. Juli in Nature. Der Fund eines solchen Giganten, der mit Abstand größten jenseits der Erde gesichteten Granitstruktur, ist eine Überraschung, wenn man bedenkt, dass die Bildung dieser Gesteinsart typischerweise Plattentektonik oder reichlich Wasser erfordert.

Als Apollo-Astronauten in den 1960er und 1970er Jahren auf dem Mond landeten, boten sich ihnen Ausblicke, die von Basalt dominiert wurden. Das magmatische Gestein sei sowohl auf dem Mond als auch auf unserem Planeten Alltag, sagt Matthew Siegler, ein Planetenforscher am Planetary Science Institute in Tucson. „Alles beginnt als Basalt.“

Aber mit der Zeit kann Basalt bei ausreichender Hitze und Druck schmelzen und sich in haltbareren Granit verwandeln. Plattentektonik und Wasser, beides Grundpfeiler der Erde, tragen oft dazu bei, diese Transformation zu erleichtern: Tektonische Kräfte können dazu beitragen, Steine ​​in die Tiefe zu ziehen, wo es heißer ist, und Wasser, das wie ein Salz wirkt, trägt dazu bei, dass Steine ​​bei niedrigeren Temperaturen schmelzen (SN: 13.01.) 21).

Da es auf dem Mond keine Plattentektonik und nur sehr wenig Wasser gibt, wäre es unerwartet, dort große Mengen Granit zu finden, sagt Siegler. Tatsächlich sind von den etwa 380 Kilogramm Mondgestein (ungefähr so ​​schwer wie ein großer Bär), die von Apollo-Astronauten zur Erde zurückgebracht wurden, nur eine Handvoll millimetergroße Stücke Granit (SN: 15.07.19). „Das ist unser gesamter Bestand“, sagt Siegler.

Doch Siegler und seine Kollegen haben nun starke Hinweise darauf, dass unter der Mondoberfläche ein riesiges Stück Granit lauern könnte. Das Team analysierte Mikrowellendaten, die von den chinesischen Mondorbitern Chang'e-1 und Chang'e-2 auf der Rückseite des Mondes gesammelt wurden, und entdeckte einen geothermischen Hotspot, der etwa 9 Grad Celsius wärmer als erwartet war. Erhöhte Temperaturen seien oft ein Indikator für Granit, sagt Siegler, weil Uran und Thorium – radioaktive Elemente, die mit der Zeit zerfallen und Wärme freisetzen – dazu neigen, sich im Gestein anzusammeln.

Um abzuschätzen, wie groß ein Stück Granit sein könnte, das unter der Region liegt, die als Compton-Belkovich-Vulkankomplex bekannt ist, führten die Forscher Computersimulationen unterschiedlich großer Granite durch, die in unterschiedlichen Tiefen vergraben waren. Das Team kam zu dem Schluss, dass ein ellipsoider Granitbrocken mit einer Breite von etwa 50 Kilometern und einer Höhe von 25 Kilometern, der von einem kleineren Ellipsoid aus Granit bedeckt ist und alle vier Kilometer unter der Mondoberfläche vergraben ist, die Beobachtungen von Chang'e-1 und Chang'e-2 am besten erklärt.

Die große Frage ist, wie ein solches Gebäude entstanden ist. Eine Idee, die Siegler und seine Kollegen vorschlagen, ist, dass einst eine Mantelwolke – eine Säule aus geschmolzenem Gestein – unter dem Compton-Belkovich-Vulkankomplex existierte. Diese Wolke hätte einen Teil des Basalts der Region in Granit verwandelt.

Auf der Erde verbinden sich Mantelplumes bekanntermaßen mit der Bewegung tektonischer Platten, um Inselketten wie Hawaii zu bilden, sagt Siegler (SN: 19.09.11). Aber auf dem Mond, wo es keine Plattentektonik gibt, würde ein Mantelplume nur eine Region kontinuierlich erhitzen, sagt er. „Es entsteht ein einzelner Fleck auf der Kruste, der ständig geröstet wird.“

Dies ist eine faszinierende Entdeckung, der eine Mondmission folgen sollte, sagt Brad Jolliff, ein Planetenwissenschaftler an der Washington University in St. Louis, der nicht an der neuen Studie beteiligt war. „Es ist reif für eine Robotermission mit einem kleinen Rover, der einige dieser Eigenschaften aus nächster Nähe testen kann.“

In den nächsten Jahren wollen Wissenschaftler genau das tun. Die Lunar Vulkan Imaging and Spectroscopy Explorer-Mission der NASA (Lunar-VISE), deren Start für 2027 geplant ist, wird auf dem Gipfel einer der Gruithuisen-Kuppeln landen. Es wird angenommen, dass diese vulkanischen Strukturen auf der Vorderseite des Mondes auch Granit enthalten. Lunar-VISE wird in der Lage sein, die chemische Zusammensetzung der Region aus der Nähe zu betrachten, sagt Kerri Donaldson Hanna, leitende Forscherin der Mission, eine Planetengeologin an der University of Central Florida in Orlando.

Das ist wichtig, da es oft schwierig ist, kleine Details aus dem Orbit zu erfassen. Landegeräte wie Lunar-VISE können Aufschluss über die Geologie des Mondes geben, sagt Donaldson Hanna. „Wir brauchen neue Beobachtungen.“

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MA Siegler et al. Fernerkennung eines Mondgranit-Batholithen bei Compton-Belkovich. Natur. Online veröffentlicht am 5. Juli 2023. doi:10.1038/s41586-023-06183-5.

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