Computermodell: Mega-Kollision formte Rückseite des Mondes

London - Der Mond wendet der Erde immer nur eine Seite zu. Deswegen waren Forscher im Jahr 1959 besonders fasziniert, als die russische Sonde "Lunik 3" zum ersten Mal Bilder der erdabgewandten Regionen zur Erde funkte. Bei ihrer Analyse zeigte sich schnell eine bemerkenswerte Diskrepanz: Auf der Vorderseite unseres kosmischen Begleiters hatten Astronomen über Hunderte von Jahren vor allem flache Tiefebenen beobachtet. Doch die "Lunik"-Bilder zeigten ein ganz anderes Bild: bergige und zerklüftete Hochlandformationen.

Wie das unterschiedliche Erscheinungsbild zustande kommt, wissen Astronomen bis heute nicht mit Sicherheit zu sagen. Martin Jutzi von der Universität Bern und sein Kollege Erik Asphaug von der University of California in Santa Cruz präsentieren nun allerdings eine neue, spektakuläre Theorie: Sie gehen nach Computersimulationen davon aus, dass die Erde für einige Zeit zwei Monde hatte - und dass diese vor rund 4,5 Milliarden Jahren kollidiert sein könnten.

Im Fachmagazin "Nature" berichten die Forscher von ihren Modellrechnungen, wonach ein rund 1200 Kilometer großer Brocken mit dem Mond zusammengestoßen sein könnte. Er sei gemeinsam mit ihm entstanden, später aber auf Kollisionskurs geraten. "Ein rund 1200 Kilometer großer Mond an einem der trojanischen Punkte könnte über mehrere zehn Millionen Jahre dynamisch stabil bleiben", sagen die Forscher.

Die trojanischen Punkte liegen in der lunaren Umlaufbahn jeweils 60 Grad vor und hinter dem Mond. Gerade ist in der Erdumlaufbahn ein kleiner Erdbegleiter entdeckt worden. Doch der Zweitmond, von dem Jutzi und Asphaug ausgehen, war weit größer. Während der Koexistenz beider Himmelskörper sei der Zweitmond stark ausgekühlt und erstarrt. Der große Hauptmond habe unter seiner Kruste aber noch einen rund 50 Kilometer tiefen Magmaozean behalten.

Fatale Ablenkung der Bahn

Nach der gängigen Theorie entstand der Mond, als ein etwa marsgroßer Protoplanet vor rund 4,52 Milliarden Jahren die Erde traf und dabei große Mengen Gestein in eine Umlaufbahn schleuderte. Aus diesen Trümmern bildete sich der Erdtrabant - möglicherweise aber auch ein weiteres, kleineres Objekt. Nach den Rechnungen Jutzis und Asphaugs hätte er ein Drittel des Monddurchmessers gehabt.

Spätestens 70 Millionen Jahre nach der Entstehung des ungleichen Duos hat es nach Ansicht der Forscher eine fatale Ablenkung der Bahn des kleinen Begleiters gegeben. Die Schwerkrafteinflüsse von Sonne und Planeten hätten den Zweitmond auf Kollisionskurs mit dem Mond gebracht. Da sich beide Himmelskörper auf der gleichen Umlaufbahn befunden hätten, sei der Zusammenstoß verhältnismäßig langsam erfolgt, mit rund zwei bis drei Kilometern pro Sekunde.

Die Forscher ließen den kleinen Mond daher in ihrer Simulation mit einer Geschwindigkeit von 2,4 Kilometern in der Sekunde einschlagen. Daraufhin schwappte der damals unter der Mondkruste liegende Magmaozean zur gegenüberliegenden Seite. Dieser Effekt würde den Forschern zufolge sowohl die Berglandschaft auf der Rückseite des Erdbegleiters erklären als auch den Umstand, dass die Mondkruste dort wesentlich dicker ist als auf der erdnahen Hemisphäre.

Erst kürzlich hatten Forscher Hinweise für vergleichsweise jungen Vulkanismus auf der erdabgewandten Seite des Mondes entdeckt. Im Bereich des sogenannten Compton-Belkovich-Feature (CBF) könnte demnach noch vor 800 Millionen Jahren flüssige Lava ausgetreten sein.

Eine Bestätigung ihres Modells erhoffen sich die Forscher unter anderem von den beiden Raumsonden der "Grail"-Mission der US-Raumfahrtbehörde Nasa ("Gravity Recovery and Interior Laboratory"). Sie sollen noch in diesem Jahr starten. Die Sonden werden hochauflösende Schwerefeldmessungen von Kruste und Mantel des Mondes zur Erde funken - und dann möglicherweise ähnliche bedeutende Erkenntnisse liefern wie einst "Lunik 3".