3D Konvektionsmodelle für den Mond: Implikationen für die Entwicklung des
Magmaozeans und die vulkanische Aktivität

Ruth Ziethe, Doris Breuer,  Tilman Spohn (Münster)

Die Oberflächenstruktur des Mondes deutet darauf hin,
dass der lunare Vulkanismus vor etwa 3.9 Mrd Jahren einsetzte und bis ins
Eurasthenische Alter (3.1 bis 1.1 Mrd Jahre vor heute) andauerte.
Allerdings ist die fehlende frühe vulkanische
Aktivität auf dem Mond in den ersten 600 Millionen Jahren
noch wenig verstanden. Erwartungsgemäß müsste ein kleiner planetarer Körper
wie der Mond relativ schnell abkühlen und es könnte keine partielle
Schmelze mehr gebildet werden. Druckentlastungsschmelzen durch aufsteigende
Plumes von der Kern-Mantel-Grenze hätten lediglich in der Frühphase der
Entwicklung zu Vulkanismus führen können, der dann relativ rasch zum
Erliegen kam.

Mit den hier vorgestellten dreidimensionalen, sphärischen Modellen mit
temperaturabhängiger Viskosität wurde die thermische Entwicklung des Mondes
berechnet. Die Evolution ist geprägt durch das schnelle Wachsen einer
mächtigen Lithosphäre (700 bis 800 km), während Kern und unterer
Mantel nur relativ wenig abkühlen. In der Frühphase der Evolution bildet
sich eine partiell geschmolzene Schicht dicht unterhalb der Lithosphäre, die
zunächst globale Ausmaße hat. Mit dem Wachsen der Lithosphäre friert die
Schmelzzone von oben her aus und wird zudem von kalten Abströmen durchbrochen.
Dadurch bekommt das zunächst global ausgebildete Schmelzgebiet zunehmend
lokalen Charakter. Zusätzlich hängen Dauer und Ausdehnung
der partiell geschmolzenen Schicht von der anfänglichen Zusammensetzung des
auskristallisierten Magmaozeans ab.
Die Modellrechnungen haben gezeigt, dass der Mond bis vor 1.1 Mrd Jahren
magmatisch aktiv gewesen sein kann. Vulkanismus durch aufsteigende Plumes
kann nur in der frühen Evolution eine Rolle gespielt haben.