Geboren aus einer gewaltigen Kollision

Die am besten gestützte Hypothese zur Herkunft des Mondes, die Hypothese des gewaltigen Einschlags, geht davon aus, dass er sich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren bildete, als ein marsgroßes Objekt, gelegentlich Theia genannt, mit der noch jungen Erde kollidierte. Der Einschlag soll eine gewaltige Menge Materie verdampft und in die Umlaufbahn der Erde geschleudert haben, die sich anschließend nach und nach zum Mond zusammenballte — ein Prozess, der laut Simulationen nur wenige Jahrzehnte bis wenige Jahrhunderte gedauert hätte.

Diese Hypothese erklärt elegant mehrere Beobachtungen: die chemische Zusammensetzung des Mondes, die dem Erdmantel sehr ähnlich, aber arm an flüchtigen Elementen ist, die beim Einschlag verdampft wären, sowie das nahezu vollständige Fehlen von Eisen in seinem Kern — das Eisen von Theia hatte sich vermutlich bereits vor der Kollision in den Erdkern gesenkt.

Eine Gravitationsbindung, die beide Welten formt

Der Mond ist in gebundener Rotation mit der Erde: Er benötigt für eine Rotation um die eigene Achse exakt genauso lange wie für einen Umlauf um die Erde, etwa 27,3 Tage. Deshalb zeigt er uns immer dieselbe Seite — nicht etwa, weil er sich nicht dreht, sondern weil seine Rotation und sein Umlauf perfekt synchronisiert sind, ein Gleichgewichtszustand, der nach Millionen Jahren von Gezeitenreibung erreicht wurde.

Die erdabgewandte Seite des Mondes, bis zu den ersten von einer sowjetischen Sonde 1959 übermittelten Bildern völlig unbekannt, zeigt eine überraschend andere Oberfläche als die erdzugewandte Seite: deutlich stärker von Kratern übersät und fast frei von den großen dunklen Ebenen, den sogenannten Mondmeeren, die die von der Erde aus sichtbare Seite dominieren — eine Asymmetrie, deren genaue Ursache noch umstritten ist.

Die Mondphasen

Die Mondphasen ergeben sich schlicht aus dem sich ändernden Winkel zwischen Sonne, Erde und Mond im Verlauf seiner monatlichen Umlaufbahn — der Mond selbst verändert sich nie, nur der von der Erde aus sichtbare beleuchtete Anteil seiner Oberfläche variiert. Bei Neumond ist die beleuchtete Seite vollständig der Sonne zugewandt, also von der Erde abgewandt, wodurch der Mond unsichtbar wird; bei Vollmond steht die Erde zwischen Sonne und Mond, dessen uns zugewandte gesamte Seite dann beleuchtet ist. Dazwischen durchläuft der Mond einen vollständigen Zyklus von 29,5 Tagen — den synodischen Monat —, der etwas länger ist als seine tatsächliche Umlaufzeit von 27,3 Tagen, da sich die Erde in dieser Zeit selbst um die Sonne bewegt.

Die Apollo-Missionen

Zwischen 1969 und 1972 setzte das Apollo-Programm der NASA bei sechs erfolgreichen Missionen zwölf Astronauten auf der Mondoberfläche ab, beginnend mit Apollo 11 und den ersten Schritten von Neil Armstrong und Buzz Aldrin im Juli 1969. Diese Missionen brachten rund 382 Kilogramm Mondgestein und -boden zur Erde zurück, die noch heute untersucht werden, und hinterließen vor Ort Laserreflektoren, mit denen sich die Entfernung Erde-Mond bis heute auf wenige Zentimeter genau bestimmen lässt, indem die Laufzeit eines Laserstrahls gemessen wird.

Mehr als ein halbes Jahrhundert später bereiten mehrere Raumfahrtagenturen und private Unternehmen eine Rückkehr des Menschen zum Mond vor, insbesondere über das Artemis-Programm der NASA, das diesmal eine dauerhafte Präsenz anstrebt, vor allem in der Nähe des lunaren Südpols, wo dauerhaft im Schatten liegende Krater Wassereis beherbergen könnten.

Der „Erdaufgang"

Diese Aufnahme, die am 24. Dezember 1968 vom Astronauten Bill Anders aus der Kapsel von Apollo 8 — der ersten bemannten Mission in eine Mondumlaufbahn, drei Jahre vor Apollo 11 — gemacht wurde, gehört heute zu den berühmtesten Bildern überhaupt. Anders erfasste sie fast zufällig, als er hastig das Objektiv wechselte, während die Erde beim vierten Orbit der Kapsel über dem Mondhorizont erschien.

Unter dem Namen Earthrise („Erdaufgang") bekannt, prägte dieses Bild die öffentliche Wahrnehmung unseres Planeten nachhaltig: Zum ersten Mal sah die Menschheit die gesamte Erde als kleine, isolierte und zerbrechliche blaue Welt, schwebend im Nichts über einer grauen, leblosen Mondlandschaft. Es wird bis heute weithin als wichtiger Beitrag zum Aufschwung der entstehenden Umweltbewegung Ende der 1960er Jahre gewertet.

Ein Mond, der sich entfernt

Der Mond entfernt sich mit einer messbaren Rate von etwa 3,8 Zentimetern pro Jahr von der Erde, eine direkte Folge des Gezeitenenergieaustauschs zwischen beiden Körpern: Der Mond verlangsamt die Erdrotation ganz leicht, die im Gegenzug Drehimpuls auf die Mondumlaufbahn überträgt und ihn so nach und nach hinausschiebt. Vor etwa 620 Mio. Jahren war der Mond nah genug, dass ein Erdtag nur etwa 21 Stunden dauerte.

Diese fortlaufende Entfernung hat eine direkte und unausweichliche Folge für die Zukunft totaler Sonnenfinsternisse: In mehreren Hundert Millionen Jahren wird der Mond am Himmel zu klein erscheinen, um die Sonnenscheibe vollständig zu bedecken, und nur noch ringförmige Sonnenfinsternisse werden möglich sein.