Erkenntnisse über die Entstehung des Mondes50 Jahre Mondlandung

Vor 50 Jahren betrat Neil A. Armstrong als erster Mensch den Mond. Elf weitere Menschen folgten ihm. Es war nicht nur ein Wettlauf zwischen den USA und der Sowjetunion. Die Untersuchungen auf dem Mond im Rahmen der Apollo-Missionen brachten Erkenntnisse auch zur Entstehung des Mondes.

Der Mond

Der Mond scheint unerreichbar, dennoch setzte vor 50 Jahren der erste Menschen einen Fuß auf seine Oberfläche. Foto: Robert Karkowski auf Pixabay/CC0 Creative Commons

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Mond mit Landepunkten der Mondmissionen

Abb. 1: Landepunkte verschiedener bemannter und unbemannter Mondmissionen. Foto: © drivingcat/Shutterstock.com; Daten: Wikipedia.de

Zeitskala der Mondentwicklung

Abb. 2: Zeitskala der Mondentwicklung. Foto: © Wolfgang Fraedrich

20. Juli 1969, 20:17 UTC (21:17 MEZ, 14:17 USA Central Time): Neil A. Armstrong hat nach kurzer kritischer Phase im Lande­anflug das Landemodul (lunar excursion module, LEM) „Eagle“ der Apollo-11-Mission sicher im Mare Tranquillitatis gelandet, exakt auf den Mondkoordinaten 0.67408 °N/23.47297 °E. Die USA hatten den Wettlauf zum Mond gewonnen. Gut sechs Stunden später, um 2:56 UTC (3:56 MEZ, 20:56 USA Central Time), setzt Armstrong seinen Fuß auf den Mond und spricht den legendä­ren Satz: „That’s one small step for (a) man, one giant leap for mankind.“ 20 Minuten danach hatte auch sein Kollege Edwin E. („Buzz“) Aldrin die Landefähre verlassen. Fast 600 Millionen Menschen in aller Welt sind Zeugen dieses Ereignisses. Doch bis dahin war es ein langer Weg.

Zunächst waren es die USA und die Sowjetunion, die zahlreiche unbemannte Missionen starteten, die erste bereits im August 1958 mit Pio­neer 0, eine Raumsonde der US Air Force. Eine genaue Aufstellung sämtlicher Mondmissionen in ihrer zeitlichen Abfolge ist im Online-Lexikon Wikipedia zu finden. 

In den 1960er-Jahren dominierte zunächst die Sowjet­union mit zahlreichen Luna-Missionen, bevor die NASA mit ihren ­Surveyor-Missionen Erfolg hatte: Surveyor 1 landete am 2. Juni 1966 weich auf dem Mond. Ein Jahr später ging es im Hinblick auf die Landung von Menschen auf dem Mond in die Zielgeraden.

Der Wettlauf zum Mond – das Apollo-Programm

Es wurde immer wieder darüber diskutiert, ob die Milliarden­investitionen in das Apollo-Programm gerechtfertigt gewesen seien, zu gering sei der wissenschaftliche Ertrag. Doch das ehrgeizige Programm wurde zunächst vor allem durch den „Wettlauf zum Mond“ zwischen den USA und der damaligen Sowjetunion geschürt, der in der Zeit des „Kalten Krieges“ von beiden Seiten unerbittlich geführt wurde.

Die Sowjetunion hatte den ersten Satelliten ins All entsendet (Sputnik 1 am 4. Oktober 1957, „Sputnik-Schock“) und mit Juri Gagarin am 12. April 1961 den ersten Menschen in einen Orbit um die Erde geschickt („Der zweite Schock“). Am 25. Mai 1961 gab daraufhin der damalige US-Präsident John F. Kennedy das Ziel aus, noch im Laufe der 1960er-Jahre Menschen zum Mond zu schicken und sie gesund auf die Erde zurückzubringen. Dafür wurde von der NASA (National Aeronautics and Space Administration) ein entsprechendes Konzept entwickelt und – trotz einiger Rückschläge – Schritt für Schritt erfolgreich umgesetzt. Erstmals startete im Dezember 1968 eine Apollo-Crew (Apollo 8) in Richtung Mond, umrundete ihn und kehrte erfolgreich zurück. Mit den Missionen Apollo 9 (März 1969) und 10 (Mai 1969) wurde die Mondlandefähre unter realen Bedingungen getestet, bei Apollo 9 im Erdorbit, bei Apollo 10 im Mondorbit. Schließlich betraten die Apollo-11-Astronauten den Mond. Die USA hatte den Wettlauf gewonnen.

Die Apollo-11-Astronauten hatten dem Mond nur einen „Kurzbesuch“ abgestattet, schon nach 21 Stunden und 36 Minuten hob die Mondlandefähre „Eagle“ wieder ab. Im Verlauf des 2 Stunden und 31 Minuten dauernden Aufenthalts außerhalb des Landemoduls installierten die beiden Astronauten nicht nur die US-amerikanische Flagge, sondern auch verschiedene Messgeräte. Außerdem sammelten sie insgesamt 21,6 kg Mondgestein ein.

Die Apollo-11-Mission endete erfolgreich mit der Landung im Pazifik am 24. Juli 1969, 16:50 UTC (17:50 MEZ, 10:50 USA Central Time). Sie war der Auftakt zu einer Reihe von bemannten Mondlandungen, in deren Verlauf wissenschaftliche Felduntersuchungen zunehmend an Bedeutung gewannen. Doch erst während der letzten Mission, Apollo 17 (7. –19. Dezember 1972), arbeitete mit Harrison H. („Jack“) Schmitt erstmals ein Geologe als Wissenschaftsastronaut auf dem Mond.
Schon im September 1970 stand fest, dass drei weitere geplante Missionen, die jeweils zwei Menschen zum Mond bringen sollten, aus Kostengründen gestrichen worden waren. Diese Entscheidung hatte nichts mit der gescheiterten Landung von Apollo 13 (April 1970) zu tun. Der Wettlauf zum Mond war gewonnen und man wusste, dass die durchgeführten Mis­sionen genügend wissenschaftlichen Ertrag bringen würden.

Die Mondforschung nach Ende des Wettlaufs

Während und nach dem Ende des Apollo-Programms folgten weitere erfolgreiche unbemannte Missionen, bevor es ab 1976 eine Pause von fast 14 Jahren gab (s. Abb. 1). Denn erst ab 1990 starteten zahlreiche weitere Missionen, inzwischen waren auch Japan, China, Indien und die ESA (Europäische Weltraumorganisation) beteiligt, 2020 wird sich den Planungen nach auch Südkorea einreihen.

Von diesen Missionen am bedeutendsten ist die im ­Juni 2009 gestartete NASA-Mission des Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) und zwar in dreierlei Hinsicht: Die relativ oberflächennah (teilweise nur etwa 20 km hoch) den Mond umkreisende Sonde lieferte hochaufgelöste Bilder des Mondes. Sie dokumentierte auch die 20 Landestellen bemannter und unbemannter Mondmissionen (vgl. Wikipedia 2019a).

Durch die Bilder des LOR konnten die Verschwörungstheo­rien widerlegt werden. Zudem dienen die Bilder einer noch genaueren Kartierung sowie der Erweiterung und Vertiefung der durch die bemannten Mondmissionen erbrachten Erkenntnisse zu den geologischen Verhältnissen auf dem Mond und zu seinem Relief. Unter anderem konnte dadurch das Mondre­lief kartographisch sehr genau dargestellt werden.

Und schließlich ging es darum, auf dem Mond Wasser nachzuweisen. Dies gelang, wie die Auswertung der Daten zeigte, durch den zusammen mit dem LOR in Richtung Mond  gestarteten Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS), der am 9. Oktober 2009 gezielt in der Nähe des Mondsüdpols zum Einschlag gebracht wurde. Mögliche Wasservorkommen sind bei der Planung zukünftiger Mondmis­sionen von Bedeutung.

Wie entstand der Mond?

Die Apollo-Missionen lieferten wichtige Erkenntnisse zur Erklärung der Mondentstehung. Seit jeher haben sich die Wissenschaftler die Frage nach dem Ursprung des Mondes gestellt. Sie ist bis heute nicht eindeutig geklärt. Im Laufe der Mondforschung gab es viele Theorien (vgl. „Die vier Modelle zur Mondentstehung“), die an dieser Stelle nicht weiter vertieft werden sollen. Inzwischen geht man aber davon aus, dass es in der Frühphase des Sonnensystems, vor rund 4,5 Milliarden Jahren, zu einer Kollision der Ur-Erde mit einem etwa marsgroßen Planetoiden namens „Theia“ gekommen sein muss (vgl. z. B. die Animation auf Planetenkunde). Den Schlüssel lieferten die umfangreichen Laboranalysen des von den Astronauten mitgebrachten Mondgesteins (vgl. ­Wikipedia 2019b). 

Die Abbildung 2 zeigt die Entwicklung des Mondes nach bisherigem wissenschaftlichen Stand. Zum besseren Verständnis der Zeitskala der Mondentwicklung kann man zunächst von der eigenen Beobachtung des Mondes ausgehen. Ist die Mondvorderseite weitgehend ausgeleuchtet (ideal bei Vollmond), kann man hellere und dunklere Flächen unterscheiden, zieht man ein Fernglas oder eine Kamera mit einem Teleobjektiv hinzu, sind auch zahlreiche Meteoritenkrater zu erkennen. 
Die hellen Areale sind gebirgig, es sind die sogenannten Terrae (Mondhochländer). Die dunklen Flächen sind die in sich eher ebenen Maria (Mondmeere). Dies sind Depressionen, die in der frühen Phase des Mondes vermutlich durch Impakte entstanden und – weil der Mondmantel damals noch Magma produzierte – durch Flutbasalte zum Teil verfüllt worden sind. Die „jüngsten“ dieser Basalte sind knapp drei Milliarden Jahre alt, die meisten sind jedoch zwischen 3,8 und 3,1 Milliarden Jahre vor heute erstarrt. Die Maria weisen nur wenige Krater auf und, mit Ausnahme von diesen, haben sie nur sehr geringe Höhenunterschiede von maximal 100 m. Zu den Erhebungen gehören die sogenannten Dorsa, sich flach aufwölbende „Meeresrücken“, die sich oft über 100 km erstrecken. Da die mondabgewandte Seite eine mächtigere Krustendicke hatte, kam es hier zu weniger Magmaaustritten, sodass sich die beiden Mondseiten vom Relief her deutlich unterscheiden. Genauere Informationen lassen sich über eine interaktive Karte der Mondvorderseite und der Mondrückseite abrufen.

Warum den Mond im Geographieunterricht thematisieren?

Der Mond an sich ist kein Thema im Geographieunterricht, in keinem der Bildungspläne der 16 Bundesländer wird er dezidiert zur Behandlung ausgewiesen. Und doch gibt es Gründe dafür, wenigstens einige Geographiestunden für den Mond zu nutzen. Der Mond ist Teil des Systems Erde – Sonne, er beeinflusst die Erde in entscheidendem Maße. Oft wird sein Einfluss auf die Gezeiten beschränkt, aber er ist viel maßgeblicher. Ohne den Mond wäre die Erde den Anziehungskräften im Sonnensystem viel stärker ausgesetzt, ihre Achsenneigung würde zwischen 0 und 85 ° schwanken. Der Mond stabilisiert das System – und damit das irdische Klima, das bekanntlich auch von der Achsenneigung abhängt. Zudem bremst der Mond mit seiner Anziehungskraft die Erdrotation. Die Erde würde sich ohne Mond dreimal schneller um die eigene Achse drehen, die Winde würden Geschwindigkeiten von bis zu 500 km/h erreichen, der Tag wäre nur acht Stunden lang. Der Mond ermöglicht somit überhaupt erst das Leben auf der Erde. Mit diesem Wissen im Hintergrund rückt der Mond deutlicher in den Fokus. Es ist also durchaus sinnvoll, ihn nicht nur als astronomisches Objekt zu betrachten.

Beitrag aus geographie heute 344 "Lernspiele", die am 19.07.2019 erscheint.

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Zur Ausgabe "Die Erde zum Weltraum"

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