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Interview: "Apollo hat unseren Blick auf das Sonnensystem massiv verändert"

Im Interview spricht der deutsche Planetenforscher Ralf Jaumann über die Mondforschung und die Bedeutung von Apollo 11.

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Buzz Aldrin auf dem Mond

(Bild: NASA)

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Inhaltsverzeichnis

Am 16. Juli 1969 war es soweit: Apollo 11 brach zur ersten Mondlandung auf - und am 20. Juli landete die Mondfähre Eagle mit Neil Armstrong und Buzz Aldrin auf dem Mond, während Michael Collins in der Apollo-Kapsel den Mond umkreiste. Am 21. Juli setzte dann Neil Armstrong als erster Mensch seinen Fuß auf den Mond. In einem Schwerpunkt zur Mondlandung beleuchtet heise online die Ereignisse rund um die Apollo-Missionen.

Am 21. Juli 1969 betrat Neil Armstrong als erster Mensch den Mond. Mit Apollo 11 hatten die USA die Sowjetunion in der Raumfahrt überflügelt. Doch das Ende des Wettrennens im Weltraum markiert gleichzeitig eine neue Ära der Erforschung des Mondes und des Sonnensystems.

Dieses Interview wurde zuerst abgedruckt im Physik Journal 7, 2019.

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Welche Erinnerung haben Sie an die erste Mondlandung?

Ralf Jaumann (RJ): Damals war ich 15 und auf einem Internat. Die Live-Übertragung durften wir nicht sehen. Doch unser Direktor hat die Bedeutung des Ereignisses erkannt und gab uns schulfrei, damit wir am nächsten Morgen die Wiederholung sehen konnten.

Ralf Jaumann, Leiter des Instituts für Planetenforschung beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

(Bild: DLR, CC-BY 3.0)

Hat das Ihre akademische Laufbahn beeinflusst?

(RJ): Für mich war vorher schon klar, dass ich etwas Naturwissenschaftliches machen wollte. Die Mondlandung passte zwar gut dazu, war aber letztlich nicht ausschlaggebend dafür, dass ich in der Planetenforschung gelandet bin.

Wie ergab sich das?

(RJ): Nach meinem Geologiestudium sah es jobmäßig nicht so gut aus. Da ich mich nicht mit dem Gedanken anfreunden konnte, mein Leben auf einer Bohrinsel zu verbringen oder nach Metallen zu schürfen, habe ich eine Promotionsstelle gesucht. Die gab mir die Gelegenheit, mich mit dem Mond zu beschäftigen und ihn ausgiebig von Hawaii aus mit dem Teleskop zu beobachten.

Die erste Mondlandung (15 Bilder)

Der Start

Am 16. Juli 1969 hatte eine Saturn V die drei Astronauten in Richtung Mond geschossen.
(Bild: NASA)

Was haben Sie genau erforscht?

(RJ): Es ging um die spektroskopische Beobachtung des Mondes. Zwar gab es dank Apollo Gesteinsproben. Doch wie schaut es zwischen den Landestellen aus? Mithilfe der Spektroskopie im nahen und mittleren Infrarot kann man die mineralogische Zusammensetzung der Mondoberfläche von der Erde aus untersuchen und diese Daten mit den Gesteinsproben abgleichen. Auf diese Weise konnte ich ermitteln, wie sich die Zusammensetzung über größere Areale verändert.

Hat das Apollo-Programm die Planetenforschung geprägt?

(RJ): Auf jeden Fall. Fast alles, was wir über das Sonnensystem wissen, basiert letztlich auf dem Mond. Nicht zuletzt auch über die Methoden, die für seine Erforschung entwickelt wurden. So haben wir gelernt, dass man anhand der Anzahl der Einschlagskrater pro Fläche auf das Alter der Oberfläche schließen kann. Mit der radioaktiven Datierung der Mondproben ließ sich das eichen. Diese Methode lässt sich auf die anderen Gesteinsplaneten übertragen. Der Mond hat somit die Basis für die Zeitskala im ganzen Sonnensystem geliefert. Vor Apollo war vieles über Zusammensetzung und Geologie des Mondes unklar. Bei den Einschlagskratern hat man damals noch über eine vulkanische Entstehung diskutiert. Auf dem Mond haben wir gelernt, dass großräumig geologische Strukturen auch sehr schnell entstehen können.

Auf welche Weise?

(RJ): Nehmen Sie zum Beispiel den Einschlagskrater Tycho auf der südlichen Mondhemisphäre. Der hat einen Durchmesser von 90 Kilometer und in der Mitte einen 3000 Meter hohen Berg. So hoch sind auch die Kraterränder, die damit ein Gebirge bilden, das größer als die Alpen ist. Tycho ist aber nur in wenigen Minuten entstanden und nicht in hundert Millionen Jahren wie die Gebirge auf der Erde. Und hier auf der Erde zerstören Plattentektonik und Verwitterung die Einschlagskrater. Vor 1970 kannte man davon vielleicht vier oder fünf, danach mehrere Hundert, weil man nun wusste, wonach man suchen musste.

Der Mond bildet also ein unberührtes Spiegelbild der Frühzeit der Erde.

(RJ): Wir können in verschiedenen Gegenden auf dem Mond bis zu 4,5 Milliarden Jahre zurückschauen. Apollo hat unseren Blick auf das Sonnensystem massiv verändert, besonders in Bezug auf zwei Aspekte: Erstens sind Kollisionen oder Einschläge von Asteroiden der Normalfall im Sonnensystem. Zweitens finden Prozesse der Differentiation bei der Entstehung von Planeten statt. Materie stürzt in sich zusammen, wird heißer und schmilzt auf. Anschließend bilden sich Kruste, Mantel und der Kern mit den schweren Elementen. All diese Dinge, die man teilweise vorher vermutet hat, sind auf dem Mond wunderbar bestätigt worden.

Erst kürzlich wurden noch unberührte Mondproben für die Forschung freigegeben. Ist ihr Potenzial nicht allmählich ausgeschöpft?

(RJ): Längst noch nicht. Man muss bedenken, dass wir es hier mit über 380 Kilogramm zu tun haben. Zum Vergleich: Bei den Plänen der NASA, Proben vom Mars zurückzubringen, träumt man von maximal zwei Kilogramm. Die Mondproben sind also ein gewaltiger Schatz, bei dem man heute ganz andere Sachen feststellen kann als vor fünfzig Jahren.

Zum Beispiel?

(RJ): Lange war man davon ausgegangen, dass es auf dem Mond kein Wasser gibt. Doch vor einigen Jahren fand sich in Mondproben das Mineral Zirkon und darin Wasser in ganz kleinen Mengen. Das ist der viel besseren Analytik zu verdanken. Auch die Isotopenchemie ist bedeutend besser als damals, sodass es auch bei bereits untersuchten Proben noch viel Neues zu entdecken gibt.

Was lässt sich aus den Proben sonst noch herauslesen?

(RJ): Zunächst einmal Randbedingungen für die Modelle zur Mondentstehung. Die Dichte des Mondes entspricht etwa der des Erdmantels. Das heißt, er muss weniger Eisen als die Erde enthalten, wo es sich vor allem im Kern befindet. Die mineralogische und geochemische Zusammensetzung des Mondes entspricht grob derjenigen von Erdmantel- und Erdkruste. Eine der größten Überraschungen der Apollo-Proben war, dass ihre Sauerstoffisotopenverhältnisse ähnlich wie auf der Erde sind. Daraus hat man geschlossen, dass das Material des Mondes in irgendeiner Form von der Erde stammen muss.

Das heißt, Erde und Mond sind gemeinsam entstanden?

(RJ): Früher ging man davon aus, dass sich der Mond von der Erde abgespalten hat. George Darwin, der Sohn von Charles Darwin, vermutete, dass der Mond aus dem Bereich der Erde stammt, wo sich heute der Pazifik befindet. Doch diese Entstehungstheorie lässt sich einfach nicht mit den heutigen Drehimpulsen und Rotationsraten von Erde und Mond in Einklang bringen. Ähnliche Probleme ergeben sich bei der Idee, dass Erde und Mond als eine Art Doppelplanet aus der Urwolke entstanden sind.

Wie kann man dieses Problem lösen?

(RJ): In den Siebzigerjahren haben amerikanische Wissenschaftler einen der ersten Supercomputer in Los Alamos genutzt, um zu simulieren, was passiert, wenn die Erde von einem marsgroßen Körper, Theia genannt, getroffen wird. Dabei hat sich gezeigt, dass aus der durch den Einschlag entstandenen Glutwolke Material verdampfte, das aber noch schwer genug war, um nicht der Erdgravitation zu entkommen. Daher bildete sich aus dieser Materie ein Ring um die Erde, der anschließend zum Mond kondensierte. Die Tatsache, dass der Mond viel weniger Eisen enthält als die Erde, ließ sich dadurch erklären, dass Theia die Erde nur streifend getroffen hat.

Lässt sich das endgültig belegen?

(RJ): Noch nicht, aber diese Theorie erklärt als einzige die heutigen dynamischen Verhältnisse und die große Ähnlichkeit des Mondes mit der Erde. Die Ungereimtheiten, etwa Isotopenverhältnisse, die nicht so gut übereinstimmen, lassen sich gewissermaßen auf die Zusammensetzung des kollidierenden Körpers schieben.