Rollenden Mondfelsen auf der Spur - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik

Rollenden Mondfelsen auf der Spur

Beispiel einer etwa 13 Meter breiten Spur eines Felssturzes auf dem Mond. Der Brocken hat sich von einem Vorsprung (rechts) gelöst und ist dann fast einen Kilometer gerollt (links). (Bild: NASA/GSFC/ASU)

Riesige Brocken poltern die Hänge herab – Felsstürze ereignen sich offenbar nicht nur auf der Erde, sondern auch auf ihrem Trabanten. Dies dokumentiert nun die erste umfassende Karte der Spuren von Gesteinsabgängen auf dem Mond. Aus den Informationen geht hervor, dass die meisten Felsstürze durch Instabilitäten entstehen, die auf Asteroideneinschläge zurückzuführen sind. Einige scheinen aber auch die Folge von Mondbeben und des einstigen Vulkanismus zu sein, berichten die Wissenschaftler.

Die fortlaufenden Verschiebungen in der Erdkruste, Beben und die Effekte von Wasser und Temperaturschwankungen machen irdisches Gestein brüchig, bis es schließlich den Halt verliert: Immer wieder kommt es in Bergregionen der Erde zu teils spektakulären Felsstürzen. In den Schweizer Alpen polterte beispielsweise 2015 ein riesiger Felsbrocken vom Gipfel des Mel de la Niva und schlug auf seinem Weg ins Tal eine 1,4 Kilometer lange Schneise in den Bergwald. Bereits in den 1960er Jahren zeigten Aufnahmen von unbemannten Sonden, dass auch auf dem Mond immer mal wieder Felsen ins Rollen kommen und dabei markante Strukturen im Untergrund hinterlassen. Während der späteren Apollo-Missionen haben dann auch Astronauten diese interessanten Stellen vor Ort untersucht.

Künstliche Intelligenz identifiziert die Spuren

Einen umfassenden Überblick zu den Spuren von Felsstürzen auf dem Mond gab es bisher allerdings nicht. „Frühere Raumsonden, die den Mond untersucht haben, konnten solche vergleichsweise kleinen Strukturen nicht überall sichtbar machen“, sagt Valentin Bickel vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen. Genauere Informationen sind erst durch die Aufnahmen des Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) der NASA zugänglich, der seit 2010 die gesamte Mondoberfläche mit einer hohen räumlichen Auflösung und Abdeckung kartiert. Bickel und seine Kollegen haben nun das mehr als zwei Millionen Aufnahmen umfassende Archiv systematisch nach den Spuren von lunaren Gesteinsabgängen durchsucht.

Sie entwickelten dazu einen Suchalgorithmus, der Computern eine scharfe Erkennungsfähigkeit vermittelt: Auf der Grundlage neuronaler Netzwerke lernt das System, die typischen Spuren der Felsstürze in den Satellitenbildern zu erfassen. So entstand eine globale Karte dieser speziellen Strukturen auf dem Mond – von denen es offenbar wimmelt: Die Karte verzeichnet 136.610 Spuren von Felsstürzen mit einem Durchmesser von mehr als zweieinhalb Metern, berichten die Wissenschaftler. Aus den Daten geht hervor, dass die Durchmesser der einst mobilen Felsblöcken von etwa drei bis 25 Metern reichen. Die meisten rollenden Felsbrocken auf dem Mond besitzen allerdings eine Breite zwischen sieben und zehn Metern, sagen die Wissenschaftler.

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Asteroideneinschläge sind die Hauptverursacher

„Die Karte bietet uns nun erstmals die Möglichkeit, das Auftreten von Felsstürzen auf einem anderen Himmelskörper und auch deren Ursachen zu untersuchen“, sagt Co-Autor Urs Mall vom MPS. Bisher war man davon ausgegangen, dass vor allem seismische Effekte im Untergrund des Mondes Felsbrocken lösen und in Bewegung versetzen. Wie die Forscher berichten, zeichnet sich nun aber ab, dass Einschläge von Asteroiden eine deutlich wichtigere Rolle spielen. Ihren Daten zufolge sind diese Auslöser direkt oder indirekt für mehr als 80 Prozent der Gesteinsabgänge verantwortlich. „Ein Großteil der Felsstürze findet sich in der Nähe von Kraterwänden“, sagt Co-Autor Simon Löw von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. Einige der Brocken lösen sich vermutlich unmittelbar oder bald nach Einschlägen – andere allerdings erst deutlich später. Als Grund für die teils enorm verzögerte Wirkung sehen die Wissenschaftler eine grundlegende Schwächung der Strukturen im Einschlagsbereich: Es entsteht vermutlich ein Netzwerk aus Rissen, die das Material instabil machen, wodurch Teile sogar noch nach sehr langen Zeiträumen mobil werden können.

So erklären die Forscher die Feststellung, dass sich auch an uralten Kratern in bis zu vier Milliarden Jahre alten Landschaften des Mondes Spuren relativ frischer Felsstürze abzeichnen. Dass sie teilweise erst in der heutigen Ära oder in den letzten Jahrmillionen entstanden sind, geht aus den geringen Spuren der Verwitterung an den Strukturen hervor, die auch auf dem Mond durch den Einfluss von Mikrometeoriten und die Effekte von Temperaturschwankungen entsteht. „Asteroideneinschläge beeinflussen und verändern die Geologie einer Region offenbar über sehr, sehr lange Zeiträume hinweg“, so Bickel. Dieser Befund auf dem Mond legt nahe, dass sich auch auf anderen Himmelskörpern ohne Atmosphäre sehr alte Oberflächenstrukturen noch immer verändern können, sagen die Forscher.

Wie sie weiter berichten, gibt es allerdings auch Spuren von Felsstürzen auf dem Mond, die nicht an Kraterstrukturen zu finden sind und somit keinen Zusammenhang mit Asteroideneinschlägen haben. Vermutlich sind Instabilitäten des Untergrunds dafür verantwortlich, die mit dem einstigen Vulkanismus auf dem Mond verknüpft sind oder auch mit Beben. Die seismischen Aktivitäten könnten mit Schrumpfungsprozessen des Mondes zu tun haben, ging aus einer Studie im vergangenen Jahr hervor. Sie sorgen offenbar immer mal wieder für Beben entlang von Verwerfungslinien. Dazu passend fanden die Forscher die Gesteinsabgänge an vermutlich seismisch aktiven tektonischen Gräben und an alten Vulkanschloten. Die neue Übersichtskarte kann somit auch helfen, noch unbekannte, seismisch aktive Regionen auf unserem Trabanten zu identifizieren, sagen die Wissenschaftler.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Fachartikel: Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-020-16653-3

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