Allgemeine Eigenschaften

Wie oben erwähnt, besteht der Mondregolith aus Gesteinsfragmenten in einer kontinuierlichen Verteilung von Partikelgrößen. Es enthält eine feine Fraktion – schmutzähnlich im Charakter -, die der Einfachheit halber als Boden bezeichnet wird. Der Begriff impliziert jedoch keinen biologischen Beitrag zu seinem Ursprung wie auf der Erde.

Fast alle Gesteine an der Mondoberfläche sind magmatisch — sie entstanden durch die Abkühlung von Lava. (Im Gegensatz dazu sind die am weitesten verbreiteten Gesteine auf der Erdoberfläche sedimentär, was die Einwirkung von Wasser oder Wind für ihre Bildung erforderte.) Die beiden häufigsten Arten sind Basalte und Anorthositen. Die Mondbasalte, relativ reich an Eisen und viele auch an Titan, sind in der Maria zu finden. Im Hochland sind die Gesteine größtenteils Anorthositen, die relativ reich an Aluminium, Kalzium und Silizium sind. Einige der Gesteine sowohl in der Maria als auch im Hochland sind Brekzien; Das heißt, sie bestehen aus Fragmenten, die durch einen anfänglichen Aufprall erzeugt und dann durch spätere Aufpralle reagglomeriert werden. Die physikalischen Zusammensetzungen der Mondbrekzien reichen von gebrochenen und schockveränderten Fragmenten, sogenannten Klasten, bis zu einer Matrix aus vollständig aufprallgeschmolzenem Material, das seinen ursprünglichen mineralischen Charakter verloren hat. Die wiederholte Aufprallgeschichte eines bestimmten Gesteins kann dazu führen, dass eine Brekzie entweder zu einer starken, kohärenten Masse oder zu einer schwachen, krümeligen Mischung verschweißt wird, in der die Matrix aus schlecht aggregierten oder metamorphosierten Fragmenten besteht. Massives Grundgestein – das heißt, Grundgestein, das nicht durch natürliche Prozesse ausgegraben wurde – fehlt in den bisher gesammelten Mondproben.

Mondböden stammen aus Mondgesteinen, haben aber einen unverwechselbaren Charakter. Sie stellen das Endergebnis des mikrometeoroiden Bombardements und der thermischen, partikelförmigen und Strahlungsumgebungen des Mondes dar. In der Antike hat der Strom von Einschlagkörpern, von denen einige ziemlich groß waren, die Mondoberfläche bis zu einer unbekannten Tiefe umgedreht — oder „gegart“ —, die jedoch bis zu zehn Kilometer betragen haben könnte. Als die Häufigkeit großer Einschläge abnahm, wurde die Gartentiefe flacher. Es wird geschätzt, dass der oberste Zentimeter der Oberfläche an einem bestimmten Ort derzeit eine hat 50 prozentuale Chance, alle Millionen Jahre umgedreht zu werden, während im gleichen Zeitraum der oberste Millimeter einige Dutzend Mal umgedreht wird und das äußerste Zehntel eines Millimeters hunderte Male gardeniert wird. Ein Ergebnis dieses Prozesses ist das Vorhandensein einer großen Fraktion von Glaspartikeln im Boden, die Agglutinate bilden, Aggregate von Mondbodenfragmenten, die in einen glasigen Zement eingebettet sind. Die Agglutinatfraktion ist ein Maß für die Bodenreife – d.h., wie lange eine bestimmte Probe dem anhaltenden Regen winziger Einschläge ausgesetzt war.

Obwohl die chemischen und mineralogischen Eigenschaften von Bodenpartikeln zeigen, dass sie aus einheimischen Mondgesteinen stammen, enthalten sie auch geringe Mengen an meteoritischem Eisen und anderen Materialien aus Aufprallkörpern. Es wird erwartet, dass flüchtige Substanzen von Kometen, wie Kohlenstoffverbindungen und Wasser, hauptsächlich durch die durch den Aufprall erzeugte Wärme vertrieben werden, aber die geringen Mengen an Kohlenstoff, die in Mondböden gefunden werden, können Atome kometaren Ursprungs enthalten.

Eine faszinierende und wissenschaftlich wichtige Eigenschaft von Mondböden ist die Implantation von Sonnenwindpartikeln. Ungehindert von atmosphärischen oder elektromagnetischen Einflüssen treffen Protonen, Elektronen und Atome mit Geschwindigkeiten von Hunderten von Kilometern pro Sekunde ein und werden in die äußersten Oberflächen von Bodenkörnern getrieben. Mondböden enthalten somit eine Sammlung von Material von der Sonne. Aufgrund ihrer Gartengeschichte waren Böden aus verschiedenen Tiefen zu unterschiedlichen Zeiten dem Sonnenwind an der Oberfläche ausgesetzt und können daher einige Aspekte des alten Sonnenverhaltens offenbaren. Zusätzlich zu seinem wissenschaftlichen Interesse kann dieses Implantationsphänomen Auswirkungen auf die langfristige menschliche Besiedlung des Mondes in der Zukunft haben, wie im folgenden Abschnitt Mondressourcen erläutert.Die chemischen und mineralischen Eigenschaften von Mondgesteinen und -böden geben Hinweise auf die Geschichte des Mondes, und die Untersuchung von Mondproben ist zu einem umfangreichen Wissenschaftsgebiet geworden. Bis heute haben Wissenschaftler Mondmaterial aus drei Quellen erhalten: sechs US-Apollo-Mondlandungsmissionen (1969-72), die zusammen fast 382 kg (842 Pfund) Proben zurückbrachten; drei sowjetische Luna automatisierte Probenahme Missionen (1970-76), die etwa 300 Gramm (0,66 Pfund) Material zurückgegeben; und wissenschaftliche Expeditionen in die Antarktis, die Meteoriten auf den Eisfeldern seit 1969 gesammelt haben. Einige dieser Meteoriten sind Gesteine, die durch Einschläge aus dem Mond gesprengt wurden, fanden ihren Weg zur Erde, und wurden im Vergleich zu den von Raumfahrzeugen zurückgegebenen Proben als Mondherkunft bestätigt.

Die mineralischen Bestandteile eines Gesteins spiegeln seine chemische Zusammensetzung und thermische Geschichte wider. Gesteinsbeschaffenheiten – d.h., die Formen und Größen der Mineralkörner und die Art ihrer Grenzflächen — geben Hinweise auf die Bedingungen, unter denen das Gestein aus einer Schmelze abgekühlt und erstarrt ist. Die häufigsten Mineralien in Mondgesteinen sind Silikate (einschließlich Pyroxen, Olivin und Feldspat) und Oxide (einschließlich Ilmenit, Spinell und ein Mineral, das in Gesteinen entdeckt wurde, die von Apollo 11—Astronauten gesammelt und Armalcolite genannt wurden, ein Wort aus den ersten Buchstaben der Astronauten Nachnamen – Armstrong, Aldrin und Collins). Die Eigenschaften von Mondmineralien spiegeln die vielen Unterschiede zwischen der Geschichte des Mondes und der der Erde wider. Mondgesteine scheinen sich in nahezu völliger Abwesenheit von Wasser gebildet zu haben. Viele kleinere Mineralbestandteile in Mondgesteinen spiegeln die Entstehungsgeschichte des Mondmantels und der Mondkruste wider (siehe Abschnitt Ursprung und Entwicklung unten) und bestätigen die Hypothese, dass sich die meisten Gesteine, die heute auf der Mondoberfläche gefunden werden, unter reduzierenden Bedingungen gebildet haben — dh unter solchen, in denen Sauerstoff knapp war.