Pro Sekunde treffen auf jeden Quadratmeter der äußeren Erdatmosphäre etwa 1.000 Teilchen der kosmischen Strahlung. Hauptsächlich handelt es sich dabei um Protonen, wie Mario Nicola Mazziotta von Italiens Nationalem Institut für Nuklearphysik erklärt. Hochenergetische Prozesse wie Sternenexplosionen oder Jets, die beim Sturz von Materie in ein Schwarzes Loch entstehen, beschleunigen diese Protonen. Und da sie geladene Teilchen sind, werden sie stark von den Magnetfeldern der Himmelskörper beeinflusst, auf die sie treffen.
Der Mond hat kein solches Magnetfeld, darum lösen die eintreffenden Protonen auf seiner Oberfläche einen messbaren Effekt aus: Wenn sie mit dem Regolithstaub auf der Mondoberfläche interagieren, erzeugen sie Emissionen im Gammastrahlenbereich. Großteils werden diese vom Mond absorbiert – ein Teil jedoch entweicht und kann von entsprechend geeichten Instrumenten registriert werden.
In den höheren Bereichen des Spektrums
Das hat die Forscher zu einem Gedankenspiel verleitet: Wenn unsere Augen ein solches Instrument wären, wenn sie also auf Gammastrahlen statt auf sichtbares Licht geeicht wären – wie sähe dann der Mond aus? Die Antwort: Er erschiene uns dann heller als die Sonne, jedenfalls in einem Strahlungsbereich von 31 Millionen Elektronenvolt aufwärts.
Zur Sonne kann solch niedrigenergetische Strahlung, die den Mond zum "Leuchten" bringt, aufgrund ihres starken Magnetfelds nicht durchdringen. Daher bliebe die Sonne im betreffenden Teil des Spektrums dunkel. Bei über einer Milliarde Elektronenvolt würde die Sonne hingegen hell erstrahlen – derart hochenenergetische Partikel können in ihre Atmosphäre wieder eindringen.
Die Phasen des Gamma-Mondes
Wie aber sähe der Mond in diesem exotischen Teil des Spektrums aus? Laut den Forschern ließe sich keine klare Form des Mondes ausmachen, und erst recht keine Oberflächenmerkmale. Man sähe einfach nur einen diffusen leuchtenden Fleck an der Position des Mondes.
Mondphasen im herkömmlichen Sinne hätten wir auch keine, erklärt Mazziottas Kollege Francesco Loparco: Es wäre gleichsam immer Vollmond. Periodische Schwankungen gäbe es aber dennoch: Diese würden dem elfjährigen Sonnenfleckenzyklus folgen, in dem das Magnetfeld der Sonne schwankt und dadurch auch die Menge an kosmischer Strahlung beeinflusst, die bis zum Mond vordringen kann. Im Wechsel zwischen Minimum und Maximum würde die Leuchtkraft des Gamma-Mondes um ungefähr 20 Prozent schwanken.
Zurück auf den Boden
Um von diesem akademischen Gedankenspiel wieder zurück zum Praktischen zu kommen, verweisen die Forscher aber auch auf einen anderen Aspekt ihrer Ergebnisse: Nämlich dass die Gammastrahlen-Daten eine gute Erinnerung daran seien, dass künftige Astronauten auf Mondmissionen ausreichend gegen kosmische Strahlung geschützt sein müssen. (red, 21. 9. 2019)