Harold Urey (1970) - A Review of the Evidence in Regard to the Structure of the Moon

When Harold Urey in 1970 came to Lindau to give a lecture for the fourth and last time, the moon had been a hot topic for more than a year. The reason was, of course, the Apollo project, which brought the first men to the moon in 1969

Thank you Professor Fuchs. And I would like to add, in regard to my experiences in life, that I spent a year with Niels Bohr in Copenhagen, it was one of the most important years of my life. I have been working with Gordon MacDonald on a review of the evidence in regard to the structure and history of the moon for the past two years. It has resulted in a manuscript of considerable size, as you see, and in the next 45 minutes I'm expected to give you a review of what we have put into about 150 pages of manuscript. It will be difficult to do but I will do my best. First of all, I think all of us know pretty well that the surface of the moon has been fashioned by great collisions mostly. These collisions have covered the surface of the moon on the far side almost completely with the results of the collisions. And on this side, including the maria to a certain extent, the whole surface again has been fashioned largely by collisions. Of course, if collisions fall on the moon, and it was anywhere near the earth or moving in an orbit about the sun, of about the same magnitude as the orbit of the earth, one would expect that collisions would also cover the earth in great density. This means of course that any geological features of the earth that had been formed before the time of the collision would be quite completely destroyed. Or would result in great fragmentation of these materials. It thus seems necessary to assume that the collisional history, this intense collisional history of the moon, must have anticipated the oldest craters, the oldest geological formations on the earth. These are known now to be in the neighbourhood of 3 to 3½ billion years, American billions that is, 10 to the 9th years. And hence this collisional process must have occurred early in the history of the moon. This is the conclusion to which I came some years ago and it seemed reasonable to assume that the collisional history had occurred very early in history and possibly at the terminal stage, the formation of the earth moon system, whatever that may have been. The first slide will show us what we see in regard to this at the present time. First slide, please. This is a composite picture of the moon which I made quite some years ago. In which two halves of the moon have been joined together at the centre in order to see more of the features. You will see that in this region we have an exhibition of the intense collisional character of this part of the moon. It also extends around in this way, around the moon, this near side of the moon. But it also extends to the far side. Now, the great maria that you see, illustrated here in Imbrium and Serenitatis, were also produced by great collisions and, as a result of this or after it or in some way associated with it, we believe that the great smooth areas of the moon were produced. Today we know these great smooth areas are covered with a fine dust. And not the surface of a lava flow, which they may have been one time but which they are not at the present time. A very fine powdery dust with rocks that must have been melted after the formation of the moon. I want to speak first of all about the ages of this surface, as they have been developed by the study of the materials that have been returned to the earth by Apollo 11 and Apollo 12. Rubidium-strontium dating has been used, as you know, rubidium 87 spontaneously is converted to strontium 87 with a half time of about 13 times 10 to the 9th years. And this has been used most effectively by one of my students, Dr. Wasserburg at Caltech, to secure excellent ages from the rocks that had been returned. The result of this was that if one assumes that the strontium in the dust material, the soil as it’s called, is assumed to have gotten its chemical composition at some time in the past. And that at that time it had a composition of approximately that of the strontium of the meteorites at the early age which he refers to as a composition called Bobby, for reasons that I don’t quite understand. We find that the soil must have gotten its chemical composition 4.6 billion years ago. Also there is confirming evidence of this in two special rocks. In the one rock extrapolating back from the usual method of determining ages by the rubidium strontium, we find that the composition of the strontium at the time that rock was last melted was so nearly the same as the early strontium of the early history of the solar system, that it must have been separated from material of meteoritic composition, not later than 11 million years after the time that the meteorites formed. In addition to that one other rock that arrived on the earth in Apollo 12 shows by the usual method of determination of rubidium-strontium dating that its age since it was last melted was 4.53 billion years. This shows that very early in the history of the solar system, and of the meteorites and presumably of the earth, the moon on its surface received its general chemical composition. The uranium-thorium-lead dating isn’t so good. But it does indicate very great ages. I think that we’re having trouble with the lead dates because a certain volatilisation of the lead has probably occurred and that some lead has been transferred from some rocks to other rocks. But at the same time the age of the chemical differentiation of the surface of the moon must have occurred about 4.6 billion years ago, and there are some indications that it might have been earlier than that. Now, in addition to that, rocks are found on the surface of the moon, which when dated by these methods indicate that they were last melted 3.65 billion years ago. So we must keep these dates in mind as we discuss the early history of the moon. I’m exceedingly gratified that these ages are so great. I have studied the moon for some 20 years with the hopes that it would be an interesting object. And it would be an interesting object if it should prove to be older than the oldest rocks on the earth. If it should cover history of the solar system not covered by the earth at all. Water erosion and volcanism have completely destroyed the first billion years of earth history. And it is gratifying that the moon will tell us something about events that were happening at that time. It was for this reason that I became interested in the moon and have spent considerable time studying it in the years since. Now, the chemical composition of the moon can be estimated from the density of the moon. The density of the moon is about 3.36 grams per cubic centimetre. And if we try to correct that for temperature and for pressure, the density is increased slightly, the mean density is increased slightly to about 3.4 grams per cubic centimetre. There is considerable evidence that the outer parts of the moon, to some slight depth of 10, 20 kilometres perhaps, has a rather low density. Also at the same time there is some evidence that the moment of inertia of the moon is slightly larger than .4 mass times radius squared. A homogeneous sphere should have a moment of inertia of 4/10th ma squared and there is a slight indication that the moment of inertia is at least that large and perhaps slightly larger. This would seem to indicate that there is some high density material lying in the outer parts of the moon and that it has remained there from some time very early in the history of the moon. This indicates that if we assume that the moon has otherwise the chemical composition of the meteorites that there is about 8 or 10% by weight of iron in the constitution of the moon. The rest being meteoritic in composition. Or we might assume 2% of water and secure this density of the moon from meteoritic material. I am not very fond of the idea of 2% of water in a moon which has been shown to be so exceedingly dry on its surface. But I think it’s not impossible that that might be the explanation of the low density of the moon. Until the last year or so I had thought that the composition of the moon was very similar to what one would expect from material of the sun if the gases were removed and this idea led me to suggest that perhaps the moon is a very fundamental object having a very early history in the solar system. This has been spoiled recently by the astronomers who now claim that the material of the earth or of the more ordinary meteorites is more nearly the same as the composition of the sun than the moon. I’m very sorry they changed their minds in this way but one must accept evidence when it is presented. The analysis of the surface material of the moon have gone very far indeed. There will be published three books extending about so large, shortly, covering the work that has been done largely on the chemical composition of the lunar samples. And of course we know something about them. The surveyor gave us some evidence in regard to this question and the next slide will show what the results were, surveyor 5, 6 and 7. I call your attention to the very high concentration of titanium and a number of other elements are very greatly increased in concentration, barium, zirconium, the rare earths and so forth. In fact the amount of titanium is so great that one must have extracted all of the titanium from about 75 times the volume of material that is presented here. And concentrated this all in our sample in order to have secured this and that is true of a number of others as well. The aluminium is fairly high, iron is rather low and the sodium would be very characteristic of meteorites but not of such concentrated material as this, such as we find on the earth. The sodium should be a percent or 2. Now, in surveyor 6 was very similar except that the titanium was 3.5% and so forth. Now, these were secured by surveyors. Not that when we go to surveyor 7 that the titanium is low, the aluminium is very high and the calcium oxide is very high. In fact this looks like what the geologists call an orthosite, it is a feldspar containing calcium. And it appears that near Tycho on the moon we have material of this very special composition. Now, in the Apollo landings the soil had chips in it that also had a very similar composition as you see here. It looks very much as though these chips of material in the soil, in the tranquillity base material were thrown from some location in the highlands of the moon that had about this composition. It is an assumption but one that I think is reasonable, that indicates that the mountainous areas have approximately this composition, whereas the maria areas, sinus medii and tranquillity base has this composition. The study of the Apollo material, let me just make a few general decisions in regard to it, shows that the surface materials of the maria are high in certain elements, very high. They are also low in certain other ones that look as though they could have been volatilised out of the material. This includes the alkalis and such things as mercury, zinc, cadmium, indium and some others of this kind. Then the siderophile elements, those that dissolve readily in metallic iron are very low in concentration, this includes nickel. Nickel apparently is lower in the surface of the moon than it is in the surface rocks of the earth. Gold, indium and so forth are also missing to a very high degree. And finally elements that go with iron sulphide, molten iron sulphide, the so called chalcophile elements such as silver, zinc, mercury are also very low. What this indicates is that an extensive differentiation of the surface of the moon has occurred. The next slide will show the analytical results. Now, these are from the A type rocks, the B type rocks and the soil which is labelled D. These are the numbers that are given to the particular rocks whose analysis are given here. Notice the titanium is high in the two rocks and is somewhat lower in the soil. As though the soil had been diluted by something, probably from the highlands where the titanium is low. If we look at aluminium, the aluminium is fairly high in the rocks and it’s higher in the soil. Just as though some material had been thrown by the highlands and mixed with this material. And so we go through this list, the difference in the calcium is not so marked, in these particular samples. The potassium is far lower in rocks of this kind than is usual in the surface of the earth. What we must conclude as a result of this is that an extensive differentiation process has occurred on the moon. We do not know how to produce these materials except by a melting and crystallisation process. This must have occurred 4.6 billion years ago. And if our assumption is right in regard to the land areas of the moon, it means that this must have occurred over the entire surface of the moon at the very beginning of lunar history. You might note that this is not the usual geological melting process that we see on the earth. The melting process on the earth is a result of the slow heating of materials deep inside the earth, several 100 kilometres down, with the transfer of the melted materials to the surface. And that has required a long period of time for this heat to develop. The heat, melting process we’re talking about occurred early in the history of the moon. I had expected that the age of the moon would be old, I had not expected such a general heating process. We must conclude that the entire surface was melted in some way, that it solidified and then it was intensely bombarded with objects to produce the many craters and indeed the circular maria on the surface of the moon. These craters could not have been made in liquid material or material near the melting point. This is an interesting bit of the early history of the moon. The next subject I wish to discuss are the mascons, so called, which is an abbreviation for mass concentration. First of all let me show you what they are, may I have the next slide, please. Oh I’m sorry, I missed this slide, let me mention a few things about it. I have calculated, made some calculation. Here is the meteoritic composition, I have assumed that the highlands of the moon consist of this, that the maria represent another kind of material. And I’ve asked what kind of material and how much must I mix with these two, what proportions, in order to produce the meteorites. And that is shown in this column here. And this is very close to estimates that are made in regard to the deep mantel of the earth. Of course, the figures are approximate and writing the analysis to a 100th of a percent is not justified at all. The Apollo 12 rocks had this composition and if we use this instead of the Apollo 11 rocks, we get this composition for the third constituent. The proportions have to be 9.79%, 1.42, 88.64, for the Apollo 11. For Apollo 12 you will see we use more of this constituent, a little less than this and get this for the third constituent. A differentiation process of this kind has occurred and I have already given you the conclusions I draw from this. Next slide, please. Now, this is a map of the moon showing gravitational anomalies. Sjogren and Muller at Pasadena were studying the gravitational field of the moon. And found that expanding the Legendre polynomials, it was very difficult to describe the field exactly. As a result of this they began tracing the orbiters as they travelled around the moon. And measuring their velocity directly with high precision. The precision that they were able to secure is within 1 millimetre per second. A rather good measurement at a distance of 384,000 kilometres I think. As a result of this, they found that an orbiter that was approaching Mare Imbrium, that you see here, was accelerated, and when it left it was decelerated. As though there was extra mass in this region and this is the map of these extra accelerations which they secured. These are the gravity anomalies. A milligal is about 1 millionth of the gravitational field of the earth. And this area here is 230 milligals positive, this one about 180, as I remember, this one about 10, 10, 10, that we see here. And more recent measurements have indicated that there’s an area in here that is really a positive anomaly of some magnitude. And way over in this area is Orientale and it shows a positive anomaly, a slight one, and Mare Smythii in this region also. Altogether some 10 of these gravitational anomalies were detected. In order to try to understand the magnitude of this effect, I have made some models of it. Most recently Muller and Sjogren have estimated that the excess mass that is located in these areas is 2 times 10 to the 21st grams. That’s a large number. Let me see, if this is buried mass beneath the surface and what they detect is the excess mass over what would be there if the moon were uniform. If we have material over here at the side that has a density of 3 grams per cubic centimetre and the density of the material in this cavity were 3.3 grams per cubic centimetre, it would require 20 times 10 to the 20th grams of material in this area to account for that. And I have worked out the volume and I ask how thick a layer, on the state of California would be produced by this. The state of California is just a little bit larger than combined East and West Germany. And the depth would be 15 kilometres deep. That is a very large object if the densities are of this kind. One can make other assumptions, if the difference in density were twice as great, of course the mass can be one half as great, it would still be 7.5 kilometres covering the entire state of California, 400,000 square kilometres. And about 350,000 square kilometres of Germany, East and West Germany combined, it’s a very large mass. The mass in Serenitatis is about the same and the others are less by small factors. And one wonders how this compares to similar things on the earth. The Oregon river Basalt covers an area of about 500,000 square kilometres and is a kilometre deep, it is therefore considerably smaller in volume than the figures that I have just given you. This flowed out upon the surface of the earth about 10 million years ago and was presumably, merely displaced the atmosphere of the earth and not some rocks. In the case of the moon we must displace rocks because this material is below the surface and does not lie high on the surface as do the Oregon river Basalt. Yet there is no gravity anomaly remaining from that lava flow. What has happened is that this layer of material has just sunk by about a kilometre and then the whole effect disappears. If the material in these maria on the moon have sunk a kilometre or a kilometre and a half, we would never have detected the effect that I am discussing. What is true is that this material has been supported on the outer parts of the moon since the time that they were formed, presumably in the very early history of the moon. This indicates a great strength on the part of the moon in a very rigid structure. Suggestions have been made that these mascons are due to lava flows with various modifications of the suggestion which I will not go into here. Now, lava flows occur on the earth because melting several 100 kilometres below the surface. And the pressure of the rocks supply pressure to drive the liquid to the surface. And the liquid comes to the surface because it has a lower density than the solid rocks of the outer part of the earth. And hence, in the Hawaiian islands for example, the liquid can be driven high above the ocean, to a very high level above the rocky surface of the oceans at that time, adjusted of course for some amount of mass due to the water on the surface. And there is a positive gravity anomaly because as the liquid flows out it solidifies and becomes more dense than the liquid. And as a result an excess mass builds up. In the course of some millions of years this disappears and it sinks into the earth and no gravity anomaly is observed. This is the sort of thing that has not occurred on the moon. And it is my contention that it is very difficult to believe that we can have a generally hot plastic interior of the moon where vast lava flows can be produced. And at the same time we produce mascons which are supported on the surface for 4½ billion years. I am having a considerable argument about this, I may lose the argument, I don’t know, but we will see how it turns out. I have another suggestion for this, namely that the objects that fell on the moon to produce the great circular mare came in at moderate velocities, flattened out on the surface of the moon, some 100 kilometres down say, and added an additional mass of high density material. The next slide will show the results of my calculations and those of Gordon MacDonald in regard to this. These are the names of the maria, this has a lot of data on it, you can’t possibly absorb it during the time that we have, let’s talk about Mare Imbrium. It is 680 kilometres in diameter. Now, Ralph Baldwin gives us a formula, from the diameter we can calculate the energy of the object that produced this mare. And from his energy, assuming a velocity of approach, we can calculate the mass. I’ve assumed that the velocity of approach is the escape velocity 2.38 kilometres per second and I get 20 times 10 to the 21st grams of material that is required to produce it. If I doubled the mass, I would of course get 5 instead of 20. If I double the velocity, pardon me, I would get 5 instead of 20. Nordyke gave a formula, slightly different, which makes it 52 instead of 20, and again the same remark holds. Van Doren has studied the waves in the surface of the moon and compared them to waves in water, he’s an oceanographer primarily and not a student of the moon. And he found that the waves surrounding the maria, the circular maria on the moon are very similar to the waves that are produced when a drop of water falls on a liquid surface. And from that he calculated the energies again and I have calculated the mass again in this way. And he gets considerably smaller masses. Collie used a different one, he used, oh I’m sorry, name escapes me, the great mathematician who showed us how to secure the mass from the gravitational anomaly. Then here I’ve used a spherical model, 50 kilometres below the surface to get masses in this way, excess masses. And here is the latest results of Sjogren and Muller, 2 times 10 to the 21st grams, this I regard as the most reliable set of figures. If I assume that the mass of the object that fell on the moon had the composition of the earth, namely it was part of the accumulation process that produced the earth and that its density was the density of the earth at low pressures in temperatures, namely about 4. And that the density of the moon is 3.36, so the difference in density is 0.64 grams per cc, then I get these masses. And you will notice that somewhere in the range of these three masses we get agreement as you’ve seen. I think it’s a striking agreement at least that the objects that were required to produce these circular maria arriving at modern velocities do give us approximately the correct mass for the mascons. It is a relationship that no one else has succeeded in getting so far. It does seem to me that it is difficult to believe that we could have enormously massive lava flows from the interior of the moon to supply this material and at the same time have an exceedingly rigid moon that would retain its structure for 4.5 billion years. Estimates have been made on the temperature of the interior of the moon, because magnetic fields flowing over the moon from the solar wind, to a first approximation, the solar wind with a magnetic field and it sweeps over the moon as though it were not there. This of course means that it is a non conductor. And it means that its temperature must be fairly low because igneous rocks at high temperatures become conducting. Ness in Washington estimated this some time ago as about a mean temperature of 800 degrees centigrade. Sonett and his colleagues at Palo Alto have been making estimates of this and conclude that the mean temperature is somewhere between 800 and 1000 degrees centigrade, that’s for 9/10 of the volume of the moon. They don’t know what is true about the deep centre of the moon. I had a surprising telephone call this week at breakfast from California and of course I thought what's happened to my wife, it wasn’t my wife at all, it was the people at Palo Alto calling me to tell me that they had made a mistake in what they had told me some time ago about the temperature of the moon. They had said that it was 1,300 degrees when they should have been saying in the neighbourhood of 900, I greatly appreciated the telephone call, I can tell you, and was glad that it was this and not some other things. From my first, earliest studies of the surface of the moon and this sort of thing, I concluded that the moon probably was cold and you’ve probably been told that I’m all wrong about it. As I have said about the space program one time that the object of the space program seemed to be to try to prove that I was wrong about everything about the moon. And that the space program was a complete flop and didn’t succeed in doing it at all. I think the moon is indeed exceedingly old and I think there is very considerable evidence that it is an object that formed at low temperatures and has not become exceedingly hot since then. Next slide will show us early evidence of this kind. Now, the alpha, beta and gamma that’s illustrated here, alpha is equal to the moment of inertia around the axis of the moon, rotational axis of the moon. Minus the moment of inertia around the east-west axis. Divided by the moment of inertia around the axis pointing to the earth. And beta is the axis of rotation, moment of inertia about the axis of rotation minus the moment of inertia around the east-west axis. No, minus the moment of inertia around the axis pointing to the earth divided by the moment of inertia about the east-west axis and gamma is a similar definition. The calculated values for the moon under the gravitational field of the earth, the sun and its own gravitational field are given in the last column. The observed values are given in the first column. These are the results of …, and all multiplied by 10 to the minus 4th, of course, and you will see that the agreement is not good at all. It is quite evident that the moon has an irregular shape for certain reasons. Levin in Moscow argues that it is due to temperature variations, Runcorn thinks that it is due to convection, I have been sort of on the fence about the convection idea. Recently it seems to me improbable that there is convection in the solid material of the moon because the seismic effects from the Apollo 11 and Apollo 12 experiments, observations, indicate that the interior of the moon is exceedingly quiet. It’s doubtful that they have observed a single event from deep inside the moon. And I would think that if convection were active on the moon that we might expect such events. I have written to Runcorn about that and have received no reply, I’ll have to try again to see if I can get him to agree or argue strongly against it. One other way of considering the rigidity of the moon is to treat it like a viscous body, formulae for the time that it takes for the Scandinavian shield to rise after the ice melted off of it, have been made by Vening-Meinesz and Heiskanen. And the formula is quite simple. If we calculate moments of inertia for the earth from this formula, we find about 10 to the 22nd poise. If we do exactly a similar thing for the moon, it is 10,000 times as great. Assuming that these irregularities have been on the moon for 4½ billion years. You can change it to 2 if you wish, and you can only change the viscosity by a factor of 2. Of course, neither the earth or the moon are really good viscose liquids, they’re solids and of course they have some physical strength and hence one must regard this as only an approximate calculation. Now, I wish to talk a little bit about the temperature problem that results from this. We had a melting process generally on the surface, we have mascons and an irregular shape of the moon that probably mean that the interior of the moon is too cold to melt. And this is a definite disagreement. We might ask something about the temperature history of the moon. I started this some 20 years ago when the earth was supposed to be 3 billion years old, modified it, many other people have worked on it and there isn’t much disagreement, I think some men have done a very refined job of calculating temperatures. It hardly does much good to make extensive calculations with bad data. I just warn all you young people that it’s a good idea to, if you're going to make extensive calculations, to look around to see if you can’t find some problem that gives you reliable data, so that you can draw a reliable conclusion. No amount of good mathematics will give you a good conclusion if the data is unreliable. First of all, if one assumes that the amount of potassium, uranium and thorium is that in the chondritic meteorites, the interior of the moon will get very hot, it will melt to a very considerable distance towards the surface, even if it started out a low temperature. However, Wasserburg and some others found evidence that the amount of potassium in the earth is not the same as that in the meteorites. And, as a matter of fact, there is one group of carbonaceous chondrites, the type 3, that have a rather consistently low concentration of potassium, 360 parts per million. And if one uses that or makes a calculation of the temperature of the moon, one can start it out at low temperature and it will not melt during geologic time. And I don’t know any reason why that particular choice of potassium isn’t just as good as any other choice of potassium. The meteorites have been through a very complicated chemical process and I believe it is not true that we can trust any of the abundances in the meteorites within a factor of 2 or 3. And if we do that we can keep a cold moon. Some people wish to assume that the moon was completely melted in its early history. Now, if it was melted in its early history then it had to cool off in some way and as a result would concentrate a great deal of radioactivity in the outer layers of the moon. Just from well-known geochemical observations we are sure that that is the case. And of course, if that is the case, they would generate a great deal of heat, 4.6 billion years ago, uranium 235 was 90 times as abundant, potassium 11 times as abundant, uranium 238, twice as abundant. The amount of heat produced per unit time would be much greater. So we had to have rather good conduction of heat to the surface in order to accomplish this. And finally, as a solid body, it has to conduct its heat out by thermal conduction or by convection in the liquid and solid materials. And finally then, after this has solidified, we must then produce the great collisions on its surface. And then 1 billion years later we must come along and melt some of these rocks. One wonders why it cooled off and solidified in the first place if it is going to turn around and melt itself a billion years later. I think we must assume that the surface of the moon changed its character somewhat after the cooling process. Probably collisions turned it into an immense powder. The soil on the surface of the moon has a conductivity of about 10 to the minus 5th. That’s its thermal diffusivity. Whereas rocks on the surface of the earth have a conductivity a 1000 times greater. I think probably the collisions on the early moon produced a fine powder over its surface which enabled material below to heat up and produce the melted material. But how do we support the mascons on the basis of this model? Our whole experience on the earth to, as nearly as I can understand it, indicates that the mascons would not stay in place at all, they would sink a kilometre or so and the whole effect would disappear. It looks to me as though the moon must have been melted on the surface by an external source of heat. One asks what it is and Dr. Charles Sonett and his colleagues have come up with this intense solar wind in the solar system. A strong magnetic field needed to slow down the rotation of the sun. And this magnetic field sweeping across a rather warm surface of the moon would melt the surface of the moon, even if the interior were not melted. And this melted surface could differentiate into layers of the type that I have described. I think before any of us wish to accept this model for the origin of these materials and physical processes on the moon, that we would be glad to have more data. I’m sure that I myself would. I have made quite a number of suggestions in regard to the moon and as I tell people I wasn’t there to observe this directly myself. And they are only suggestions which I will modify immediately if evidence is produced justifying this. This surface melting of the moon however fits in with certain things. The siderophile elements disappeared because there was some metallic iron that sank below the surface and carried them down. The chalcophile elements disappeared because iron sulphide melted and settled down. Elements were volatilised off the moon and it’s difficult to volatilise heavy metals from the moon. But a solar wind would do it quite effectively. If one should bring some element to the surface, let’s say mercury and volatilise it into a gas, light from the sun ionised it and the magnetic field of the solar wind would sweep it right off the moon immediately, since a moving magnetic field will carry charged particles with it and move them right off the moon. I think perhaps this accounts for the loss of the volatiles in this way. Now, the question comes up as to what the origin of the moon is. If you’ll bear with me just a few minutes. Three origins for the moon have been talked about, escape from the earth which was started by Sir George Darwin and has been argued about for 75 years or thereabouts. Mostly the most competent people in this field - and I do not regard myself as one of those – people that are acquainted with the mechanics of the earth, celestial mechanics in great detail, have concluded that it is very difficult to remove the earth from the moon - or the moon from the earth, one is as good as the other. Perhaps it’s not certain at all but I think, evidence is piling up that this is not the correct solution. The second one is that the moon accumulated in the neighbourhood of the sun, simultaneously and all models for this become exceedingly complicated. It is a model that has been put forward by Ringwood, and he talked about it last January down at Houston when the first results of Apollo 11 were discussed. And a great many people took it seriously, I did not. I do not believe that a complicated problem such as the origin of the moon from the earth by some sort of a condensation process, can possibly be accepted, except on the basis of very definite evidence of some kind. Natural phenomena are often so complicated that they cannot be described a priori by theoretical methods. And I believe that is true in this case. If the moon accumulated out of solid objects, which is the way one would think that it has to be done if it is to be kept cold and rigid, then one wonders why the earth acquired 30% of metallic iron, or about that, whereas the moon acquired only some 8%. It’s difficult to understand how a fractionation of that kind could occur. It is also difficult to understand how the moon might have accumulated in the neighbourhood of the earth out of solid particles, except rather rapidly. Epique suggests 80 years for this process. The moon was certainly formed at a high temperature in that case. And if it was at a high temperature, I do not understand how the mascons are supported. Finally there is the capture of the moon by the earth. And in this case the moon had an independent existence, was travelling around the sun for some time. It then of course is an independent planet from the earth. It is an object then probably antedated the earth. I wouldn’t believe that the moon could be captured by the earth unless there were a lot of moons around at one time. I’ve a pocket full of moons and I’m shooting them at the earth. What fraction of these moons that are tossed in the direction of the earth would be captured in any kind of an orbit at all? In fact I’ve said that I wouldn’t believe that the moon could be captured by the earth as a single body, made somewhere in space, with an odd composition of a low density, unless I saw it happen with my own eyes. And I don’t expect to do that. Well, the question is: If we have all of these troubles, how will we settle the problem? And we’ve been looking for evidence of one kind which we have not found. Iodine 129 is a radioactive element with a half life of 17 million years and it decays to xenon 129. And we have found it in the meteorites. Which means that the meteorites got together as solid bodies at a small enough time after the last synthesis of the elements, so that some iodine 129 was present, still in these solid objects. Now, it may be that the earth contains a little xenon 129 but it has been very heavily degassed and even an exceedingly small of iodine 129 would probably produce the xenon 129 that might be present on the earth. Estimated at perhaps 6% of the total amount of xenon is this. By a very complicated argument by these people who are working on this xenon composition problem of meteorites. The question is how about xenon from the moon, but there isn’t any xenon, excess xenon 129 in the samples of the moon that we have found. The evidence is negative as to the moon being older than the earth. But I’ve just described to you how we volatilised the heavier elements from the outer parts of the moon. And of course iodine and xenon 129 would be among these, so they would be swept off with everything else. And so our negative results tell us nothing at all in my opinion. We’re keeping an eye out for possible evidence of this kind. So far as I am aware, at least so far as I will accept at the present time, this is the only type of evidence I know of that would enable us to say definitely that the moon is older than the earth and might be a primitive planetary body. And part of an important history of the early solar system. I think it would be immensely interesting if that were the case. But just because I would find it interesting, doesn’t necessarily mean that old mother nature will agree. And we must accept in the end what Mother Nature hands down to us. For what she does is perfect. I thank you very much.

Vielen Dank, Professor Fuchs. Was die Erfahrungen meines Lebens betrifft, so möchte ich noch hinzufügen, dass ich ein Jahr bei Niels Bohr in Kopenhagen verbracht habe. Es war eines der wichtigsten Jahre meines Lebens. In den letzten beiden Jahren habe ich mit Gordon McDonald an einer Neubewertung des Beweismaterials zur Struktur und Geschichte des Mondes gearbeitet. Wie Sie sehen, ist daraus ein ziemlich umfangreiches Manuskript hervorgegangen, und man erwartet von mir, dass ich Ihnen in den nächsten 45 Minuten eine Übersicht über das gebe, was wir in diesen 150 Seiten zusammengetragen haben. Es wird schwer sein, doch ich werde mein Bestes geben. Zunächst, glaube ich, wissen alle von uns, dass die Oberfläche des Mondes ihr Erscheinungsbild in der Hauptsache großen Kollisionen verdankt. Diese Kollisionen haben die Oberfläche des Mondes auf der uns abgewandten Seite fast vollständig mit dem Material bedeckt, das aus den Kollisionen resultierte. Und auf dieser Seite, wurde die gesamte Oberfläche, einschließlich – zu einem gewissen Grad – der Meere, ebenfalls durch Kollisionen geprägt. Wenn es zu Kollisionen auf dem Mond kam, und er sich irgendwo in der Nähe der Erde befand oder in einer Umlaufbahn um die Sonne mit demselben Radius wie die Erde, so würde man natürlich erwarten, dass es auch auf der Erdoberfläche zu Einschlägen von großer Dichte gekommen wäre. Dies würde bedeuten, dass geologische Merkmale der Erde, die in der Zeit vor den Kollisionen entstanden waren, größtenteils vollständig zerstört worden wären. Zumindest wäre eine weitgehende Zertrümmerung dieser Materialien die Folge gewesen. Es scheint daher notwendig, anzunehmen, dass die Geschichte der Kollisionen, diese Phase zahlreicher Einschläge auf dem Mond, vor der Zeit der ältesten Krater lag, der ältesten geologischen Formationen auf der Erde. Wir wissen heute, dass diese Zeit bis zu etwa 3 bis 3,5 Milliarden (10 hoch 9) Jahre zurückreicht. Daher müssen diese Kollisionen in der Frühgeschichte des Mondes stattgefunden haben. Dies ist die Schlussfolgerung, zu der ich vor einigen Jahren gelangt bin, und es schien plausibel anzunehmen, dass die Kollisionen in die Frühgeschichte des Mondes fielen, möglicherweise in der Endphase der Entstehung des Erde-Mond-Systems, wann immer das gewesen sein mag. Das erste Dia zeigt uns, was wir diesbezüglich gegenwärtig erkennen können. Das erste Dia, bitte. Dies ist ein zusammengesetztes Bild des Mondes, das ich vor einigen Jahren erstellt habe. Darin sind zwei Hälften des Mondes in der Mitte miteinander verbunden, um mehr Oberflächenmerkmale sehen zu können. Sie sehen, dass wir in diesem Bereich eine Darstellung des ausgedehnten Kollisionscharakters dieses Mondabschnitts haben. Er setzt sich auf diese Weise auch um den Mond fort, sowohl auf der uns zugewandten als auf der uns abgewandten Seite des Mondes. Nun, die großen Meere, die Sie sehen, die hier durch das Meer des Regens und das Meer der Heiterkeit veranschaulicht sind, entstanden ebenfalls durch große Kollisionen, und wir gehen davon aus, dass als Ergebnis, im Anschluss daran oder auf irgend eine mit ihnen zusammenhängende Weise die großen glatten Bereiche des Mondes entstanden sind. Heute wissen wir, dass diese großen glatten Bereiche mit einem feinen Staub bedeckt sind und dass es sich nicht um die Oberfläche eines Lavastroms handelt, was in das Vergangenheit der Fall gewesen sein mag, gegenwärtig jedoch nicht zutrifft. Es ist ein sehr feiner, puderartiger Staub mit Gesteinsbrocken, die nach der Entstehung des Mondes geschmolzen sein müssen. Als erstes möchte ich über das Alter dieser Oberfläche sprechen, wie man es anhand der Untersuchung der Materialien, die von Apollo 11 und Apollo 12 auf die Erde zurückgebracht worden sind, bestimmt hat. Hierzu wurde die Methode der Rubidium-Strontium-Datierung verwendet. Wie Sie wissen, zerfällt Rubidium 87 mit einer Halbwertzeit von 13 x 10 hoch 9 spontan zu Strontium 87. Diese Methode wurde höchst effektiv von einem meiner Studenten, von Dr. Wasserburg, am CalTech verwendet, um sehr genaue Alterswerte für die Gesteine zu bestimmen, die zur Erde zurückgebracht worden waren. Hierdurch gelangte er zu der Annahme, dass das Strontium in dem Staubmaterial, im „Boden“, wie man sagt, seine chemische Zusammensetzung zu einem Zeitpunkt der Vergangenheit erhalten hat, und dass es zum damaligen Zeitpunkt eine Zusammensetzung hatte, die in etwa derjenigen desjenigen Strontiums entspricht, das man in den Meteoriten der Frühzeit findet, die er – aus Gründen, die ich nicht recht verstehe – als eine Zusammensetzung namens „Bobby“ bezeichnet. Wir sind zu dem Ergebnis gelangt, dass der Boden seine chemische Zusammensetzung vor 4,6 Milliarden Jahren erhalten haben muss. Außerdem gibt es hierfür bestätigende Hinweise in zwei besonderen Gesteinen: In dem einen stellt man fest, wenn man mit Hilfe der üblichen Rubidium-Strontium-Methode der Altersbestimmung in die Vergangenheit extrapoliert, dass die Zusammensetzung des Strontiums zu der Zeit, zu der das Gestein zum letzten Mal in geschmolzenem Zustand war, derjenigen des frühen Strontiums in der Frühgeschichte des Sonnensystem so ähnlich ist, dass es aus Material meteoritischer Zusammensetzung abgetrennt worden sein muss, und zwar nicht mehr als 11 Millionen Jahre nach der Zeit, zu der die Meteoriten entstanden. Außerdem zeigt ein anderes Gestein, das von Apollo 12 zur Erde zurückgebracht worden ist, mit der ungewöhnlichen Methode der Rubidium-Strontium-Altersbestimmung, dass es sich vor 4,53 Milliarden Jahren zuletzt in einem geschmolzenen Zustand befand. Dies zeigt, dass der Mond und seine Oberfläche ihre generelle chemische Zusammensetzung sehr früh in der Geschichte des Sonnensystems, der Meteoriten und vermutlich auch der Erde erhalten haben. Die Uran-Thorium-Datierung ist nicht so genau. Doch mit ihrer Hilfe lässt sich ein sehr hohes Alter ermitteln. Ich glaube, dass wir Probleme mit den Bleidaten haben, da es wahrscheinlich zu einer gewissen Verflüchtigung des Bleis gekommen ist und einiges Blei von einigen Gesteinen zu anderen transferiert wurde. Gleichwohl muss die chemische Differenzierung auf der Oberfläche des Mondes vor etwa 4,6 Milliarden Jahren stattgefunden haben, und es gibt einige Hinweise darauf, dass sie noch früher stattgefunden hat. Nun, außerdem findet man Gesteine auf der Oberfläche des Mondes, bei denen sich zeigt – wenn man ihr Alter mit diesen Methoden bestimmt –, dass sie sich zuletzt vor 3,65 Milliarden Jahren in einem flüssigen Zustand befanden. Wir müssen diese Daten also im Auge behalten, wenn wir über die Frühgeschichte des Mondes sprechen. Ich finde es äußerst befriedigend, dass diese Angaben ein so hohes Alter bezeugen. Ich habe den Mond 20 Jahre in der Hoffnung studiert, dass er sich als ein interessantes Objekt erweisen würde. Und er wäre ein interessantes Objekt, wenn er sich als älter erweisen sollte als die ältesten Gesteine auf der Erde; wenn er einen Teil der Geschichte des Sonnensystems abdeckt, den die Erde nicht abdeckt. Die Erosion des Wassers und der Vulkanismus haben die Spuren der ersten Milliarden Jahre der Erdgeschichte völlig ausgelöscht. Und es ist befriedigend, dass der Mond uns etwas über Ereignisse sagen wird, die sich damals abspielten. Dies ist der Grund, warum ich mich für den Mond interessierte und warum ich in den Jahren seither sehr viel Zeit auf sein Studium verwendet habe. Nun, die chemische Zusammensetzung des Mondes kann anhand seiner Dichte geschätzt werden. Sie beträgt etwa 3,36 g/cm³. Und wenn wir dies für die Temperatur und den Druck korrigieren, so erhöht sich die Dichte dadurch noch ein wenig. Der durchschnittliche Dichtewert steigt dadurch auf etwa 3,4 g/cm³. Es gibt zahlreiche Hinweise darauf, dass die äußeren Teile des Mondes, vielleicht bis zu einer Tiefe von 10,20 km, eine ziemlich geringe Dichte haben. Außerdem gibt es einige Hinweise darauf, dass das Trägheitsmoment des Mondes größer als 0,4 mr2 ist. Eine homogene Kugel sollte ein Trägheitsmoment von 0,4 mr2 besitzen und es gibt einen schwachen Hinweis darauf, dass das Trägheitsmo¬ment mindestens so groß ist und vielleicht sogar noch etwas größer. Dies scheint darauf hinzudeuten, dass es einiges Material hoher Dichte in den äußeren Teilen des Mondes gibt und dass es seit den Frühzeiten der Geschichte des Mondes dort geblieben ist. Dies weist darauf hin – wenn wir davon ausgehen, dass der Mond ansonsten die chemische Zusammensetzung der Meteoriten hat – dass sich das Gewicht des Mondes zu 8 oder 10 % aus Eisen ergibt. Der Rest entspricht der Zusammensetzung von Meteoriten. Oder wir könnten vermuten, dass er zu 2 % aus Wasser besteht und diese Dichte des Mondes auf Grund meteoritischen Materials erklären. Ich kann mich mit der Idee, dass der Mond zu 2 % aus Wasser besteht, nur schwer anfreunden, da sich gezeigt hat, dass er an seiner Oberfläche äußerst trocken ist. Ich denke jedoch nicht, dass es unmöglich ist, dass dies die Erklärung für die geringe Dichte des Mondes ist. Bis ungefähr letztes Jahr habe ich angenommen, dass die Zusammensetzung des Mondes derjenigen sehr ähnlich ist, die man vom Material der Sonne erwarten würde, wenn man die Gase daraus entfernte, und diese Vorstellung führte zu meiner Vermutung, dass der Mond vielleicht ein sehr elementares Objekt ist, dessen Geschichte in die Frühzeit des Sonnensystems zurückreicht. Gegen diese Vermutung spricht in letzter Zeit die Behauptung von Astronomen, die davon ausgehen, dass das Material der Erde oder der gewöhnlicheren Meteoriten der Zusammensetzung der Sonne wesentlich näher kommt als das Material, aus dem der Mond besteht. Es tut mir sehr leid, dass sie ihre Auffassungen auf diese Weise geändert haben, doch man muss Beweismaterial akzeptieren, wenn es sich ergibt. Die Analyse des Oberflächenmaterials des Mondes ist sehr weit fortgeschritten. In nächster Zeit werden drei umfangreiche Bücher veröffentlicht, die die Untersuchungen beschreiben, mit denen man hauptsächlich die chemische Zusammensetzung des Mondgesteins analysiert hat. Und natürlich wissen wir einiges darüber. Die Surveyor-Mondsonden lieferten uns hierfür relevantes Beweismaterial und das nächste Dia zeigt Ihnen die Ergebnisse für Surveyor 5, 6 und 7. Ich weise Sie besonders auf die hohe Konzentration von Titan und einiger anderer Elemente hin: Barium, Zirconium, die seltenen Erden usw. Die Titanmenge ist so, dass man das gesamte Titan aus dem 75fachen des Materialvolumens, das hier vorliegt, extrahiert und dies alles in unsere Probe konzentriert haben müsste, um diese Menge zu erhalten, und dasselbe gilt auch für andere Metalle. Die Konzentration von Aluminium ist sehr hoch, diejenige für Eisen sehr niedrig. Die Konzentration für Natrium ist charakteristisch für Meteoriten, jedoch nicht für solch konzentriertes Material wie dieses, wie wir sie es auf der Erde finden. Der Wert für Natrium sollte 1 oder 2 % betragen. Nun, die von der Sonde Surveyor 6 übermittelten Werte waren sehr ähnlich, außer dass der Wert für Titan bei 3,5 % lag usw. Nun, diese Daten wurden von den Surveyor-Sonden ermittelt. Kommen wir zu den Daten, die von Surveyor 7 übermittelt wurden, so ist es nicht der Fall, dass der Wert für Titan niedrig und der für Aluminium und Kalziumoxid sehr hoch ist. Tatsächlich sieht dies aus wie etwas, das die Geologen als Orthosit bezeichnen. Es ist ein Feldspat, der Kalzium enthält. Und es scheint, dass wir auf der Mondoberfläche in der Nähe des Kraters Tycho Material dieser sehr besonderen Zusammensetzung finden. Bei den Apollolandungen enthielten die Bodenproben Splitter, deren Zusammensetzung ebenfalls sehr ähnlich war, wie sie hier sehen. Es hatte sehr den Anschein, als ob diese Splitter in den Bodenproben im Basismaterial des Meeres der Ruhe von irgend einem Ort in den höhergelegenen Regionen des Mondes, die in etwa diese Zusammensetzung hatten, dorthin geschleudert wurden. Es ist zwar nur eine Vermutung, doch eine, die ich für vernünftig halte, die darauf hinweist, dass die bergigen Regionen ungefähr diese Zusammensetzung haben während die Meeresbereiche, die Bucht der Mitte und die Basis des Meeres der Ruhe diese Zusammensetzung haben. Die Untersuchung des Apollomaterials – lassen Sie mich hierzu eben einige allgemeine Feststellungen treffen – zeigt, dass die Oberflächenmaterialien der Meeresbereiche eine hohe, ja sehr hohe Konzentration bestimmter Elemente aufweisen. Sie zeigen auch eine geringe Konzentration anderer Elemente, was so aussieht, als ob sie sich aus dem Material verflüchtigt haben könnten. Hierzu gehören die Alkalien und solche Elemente wie Quecksilber, Zink, Kadmium, Indium und einige andere dieser Art. Ferner weisen die siderophilen Elemente, diejenigen, die eine Affinität zu Eisen haben, eine geringe Konzentration auf. Hierzu gehört Nickel. Die Nickelkonzentration des Materials an der Mondoberfläche ist geringer als in den Gesteinen an der Erdoberfläche. Auch Gold, Indium usw. fehlen weitestgehend. Und schließlich haben auch die Elemente, die eine Affinität zu Eisensulfid aufweisen, geschmolzenem Eisensulfid, die sogenannten chalkophilen Elemente wir Silber, Zink, Quecksilber usw., eine sehr geringe Konzentration. Dies bedeutet, dass eine umfassende Differenzierung der Mondoberfläche stattgefunden hat. Das nächste Dia zeigt die Analyseergebnisse. Dies sind die Gesteine vom Typ A, die Gesteine vom Typ B und der Boden, der mit D bezeichnet ist. Dies sind die Zahlen, die den verschiedenen Gesteinsstücken gegeben wurden, deren Analyse hier wiedergegeben ist. Beachten Sie, dass die Konzentration von Titan in beiden Gesteinsstücken sehr hoch und im Bodenmaterial etwas niedriger ist, so, als ob der Boden durch irgendetwas verdünnt worden wäre, wahrscheinlich aus den höher gelegenen Regionen, in denen die Titankonzentration gering ist. Wenn wir uns Aluminium ansehen, so ist seine Konzentration in den Gesteinen ziemlich hoch und im Bodenmaterial noch höher, so, als wäre einiges an Material von den höher gelegenen Regionen herabgeworfen worden und als hätte es sich mit diesem Material vermischt. Und so gehen wir weiter durch diese Liste. Der Unterschied bezüglich des Kalziumgehalts ist in diesen besonderen Proben nicht so markant. Der Kaliumgehalt ist in Gesteinen dieser Art wesentlich niedriger als es auf der Erdoberfläche normalerweise der Fall ist. Wir müssen daher im Ergebnis zu dem Schluss gelangen, dass auf dem Mond eine umfassende Differenzierung stattgefunden hat. Wir wissen nicht, wie man diese Materialien anders als durch einen Schmelz- oder Kristallisationsprozess erzeugen kann. Dies muss vor 4,6 Milliarden Jahren geschehen sein, und wenn unsere Vermutung bezüglich der Landbereiche auf dem Mond zutreffend ist, so bedeutet dies, dass sich dies auf der gesamten Oberfläche des Mondes zu Beginn seiner Geschichte abgespielt haben muss. Beachten Sie, dass es sich hierbei nicht um den normalen geologischen Schmelzvorgang handelt, den wir auf der Erde finden. Der Schmelzprozess auf der Erde ist das Ergebnis einer langsamen Erhitzung von Material tief im Erdinneren, mehrere 100 Kilometer unterhalb der Oberfläche, wobei das geschmolzene Material an die Oberfläche befördert wird. Und es hat eine sehr lange Zeit gedauert, bis sich diese Hitze entwickelt hat. Die Hitze, der Schmelzprozess von dem wir reden, fällt in die Frühgeschichte des Mondes. Ich hatte erwartet, dass das Alter des Mondes sehr hoch sein würde. Einen solchen allgemeinen Erhitzungsprozess hatte ich nicht erwartet. Wir müssen daraus schließen, dass die gesamte Oberfläche auf irgendeine Weise geschmolzen ist, dass sie sich verfestigte und anschließend heftig mit Objekten bombardiert wurde, sodass auf der Oberfläche des Mondes die zahlreichen Krater sowie die runden Meere entstehen konnten. Diese Krater hätten nicht in flüssigem Material entstehen können oder in Material, das sich in der Nähe des Schmelzpunktes befindet. Dies ist ein interessanter Aspekt der frühen Geschichte des Mondes. Das zweite Thema, auf das ich genauer eingehen möchte, sind die so genannten „Mass-Kons“, wobei es sich um eine Abkürzung für Massenkonzentrationen handelt. Lassen sie mich Ihnen zunächst zeigen, um was es sich dabei handelt. Könnte ich bitte das nächste Dia haben. Oh, entschuldigen Sie bitte. Ich habe dieses Dia übergangen. Lassen Sie mich einige Dinge dazu erläutern. Ich habe einige Berechnungen angestellt. Dies ist die Zusammensetzung der Meteoriten. Ich habe angenommen, dass die höher gelegenen Bereiche des Mondes hieraus bestehen und dass die Meere einer anderen Art von Material entsprechen. Und ich habe die Frage gestellt, welche Art von Material und wie viel davon mit diesen beiden vermischen werden muss, welche Mischungsverhältnisse man benötigt, um die Meteoriten zu erzeugen. Und das wird in dieser Spalte hier angegeben. Dies kommt Schätzungen, die man bezüglich des tieferliegenden Erdmantels angestellt hat, sehr nahe. Natürlich handelt es sich bei den Zahlen um Näherungswerte, und es ist keineswegs gerechtfertigt, die Analyseergebnisse bis auf die zweite Stelle nach dem Komma anzugeben. Die von Apollo 12 zur Erde zurückgebrachten Gesteine hatten diese Zusammensetzung, und wenn wir diese statt der Zusammensetzung der von Apollo 11 mitgebrachten Gesteine verwenden, so erhalten wir für die dritte Komponente diese Zusammensetzung. Die Verhältnisanteile für Apollo 11 müssen 9,79 %, 1,42 % und 88,64 % betragen. Sie werden sehen, dass wir für Apollo 12 mehr von diesem Bestandteil verwenden, etwas weniger als dies, und für den dritten Bestandteil erhalten wir dies. Ein Differenzierungsvorgang von dieser Art hat stattgefunden. Welche Schlussfolgerungen ich daraus ziehe, habe ich Ihnen bereits gesagt. Das nächste Dia bitte. Dies ist eine Mondkarte, auf der die Anomalien seines Gravitationsfeldes dargestellt sind. Das Gravitationsfeld des Mondes wurde von Sjogren und Muller in Pasadena untersucht. Sie stellten fest, dass dieses Feld durch eine Erweiterung der Legendre-Polynome nur sehr schwer exakt zu beschreiben war. Daher verfolgten sie die Bahnen der Raumsonden auf ihren Mondumlaufbahnen, wobei sie deren Geschwindigkeit mit einer hohen Präzision bestimmten. Die Präzision, mit der sie ihre Messungen vornehmen konnten, betrug 1 Millimeter pro Sekunde. Das ist, denke ich, auf eine Entfernung von 384.000 Kilometer eine ziemlich hohe Genauigkeit. Im Zuge dieser Beobachtungen stellten sie fest, dass eine Sonde, die sich dem Meer des Regens näherte, beschleunigt wurde, und dass sie, wenn sie sich wieder davon entfernte, gebremst wurde, als befände sich zusätzliche Masse in dieser Region. Dies ist die von ihnen erstellte Karte dieser zusätzlichen Beschleunigungen. Dies sind die Gravitationsanomalien. Ein Milligal entspricht etwa einem Millionstel des Gravitationsfeldes der Erde, und dieser Bereich ist 230 Milligal positiv und dieser etwa 180, soweit ich mich erinnere; dieser etwa 10, 10, 10. Das sehen wir hier. Neuere Messungen haben gezeigt, dass sich hier ein Bereich befindet, der eine positive Anomalie von beträchtlichem Umfang aufweist. Und ganz hier drüben befindet sich das östliche Meer. Es zeigt eine positive Anomalie, eine geringe; das Mare Smythii in dieser Region ebenfalls. Insgesamt fand man etwa 10 dieser Gravitationsanomalien. Um die Stärke dieses Effekts verstehen zu können, habe ich einige Modelle dazu erstellt. In neuester Zeit haben Muller und Sjogren geschätzt, dass die überschüssige Masse, die sich in diesen Bereichen befindet, Das ist eine große Zahl. Überlegen wird uns die Sache einmal: Wenn diese Masse sich unterhalb der Oberfläche befindet, und wenn das, was sie entdeckten, der überschüssigen Masse entspricht, die zusätzlich zu dem hinzukommt, was sich dort befände, wenn die Dichte des Mondes gleichmäßig wäre, wenn wir hier seitlich Material haben, das eine Dichte von 3 Gramm pro Kubikzentimeter hat und die Dichte des Materials in dieser Vertiefung 3,3 Gramm pro Kubikzentimeter betrüge, dann würde man 20 x 10 hoch 20 Gramm Material in diesem Bereich benötigen, um dies zu erklären. Ich habe das Volumen ausgerechnet und mich gefragt, mit einer wie dicken Schicht der Bundesstaat Kalifornien damit bedeckt werden würde. Kalifornien ist nur ein wenig größer als Ost- und Westdeutschland zusammen genommen und würde durch dieses Volumen mit einer 15 Kilometer hohen Schicht bedeckt. Das ist ein sehr großes Objekt, wenn die Dichteunterschiede von dieser Art sind. Man kann andere Annahmen machen: Wenn der Dichteunterschied doppelt so groß wäre, würde die Masse natürlich nur halb so groß sein. Das entspräche immer noch einer Schicht von 7,5 Kilometer Dicke, die den gesamten Staat Kalifornien bedeckt, der eine Größe von etwa 400.000 Quadratkilometer hat, während Ost- und Westdeutschland zusammen eine Fläche von 350.000 Quadratkilometern bedecken. Das ist eine sehr große Masse. Die Masse im Meer der Heiterkeit ist etwa gleich groß und die anderen sind um einen geringen Faktor kleiner. Man fragt sich, wie sich das im Vergleich zu kleinen Objekten auf der Erde verhält. Der Basalt des Oregon-Flusses bedeckt einen Bereich von etwa 500.000 Quadratkilometern und hat eine Dicke von ungefähr 1 Kilometer. Dieses Objekt ist daher wesentlich kleiner als das Volumen, dessen Größe ich Ihnen soeben genannt habe. Dieser Basalt strömte vor etwa 10 Millionen Jahren auf die Erdoberfläche und verdrängte wahrscheinlich lediglich die Atmosphäre der Erde und keine Gesteinsschichten. Im Falle des Mondes muss es zur Verdrängung von Gesteinen gekommen sein, weil sich dieses Material unter seiner Oberfläche befindet und nicht an der Oberfläche liegt, wie der Basalt des Oregon-Flusses, obwohl von diesem Lavastrom keine Gravitationsanomalie zurückgeblieben ist. Folgendes ist passiert: Diese Materialschicht ist einfach einen Kilometer gesunken, und dann ist der gesamte Effekt verschwunden. Wenn das Material in diesen Meeren auf dem Mond um einen Kilometer oder um anderthalb Kilometer abgesunken wäre, würden wir den Effekt, den ich Ihnen jetzt erkläre, nie entdeckt haben. Tatsächlich ist dieses Material seit seiner Entstehung von den äußeren Schichten des Mondes abgestützt worden, vermutlich in der Frühphase der Geschichte des Mondes. Dies weist auf eine große Festigkeit des Mondes in einer sehr starren Struktur hin. Es ist vorgeschlagen worden, dass diese Massenkonzentrationen auf Lavaströme zurückzuführen sind, wobei dieser Vorschlag verschiedentlich modifiziert wurde, worauf ich hier nicht näher eingehen will. Es ist auf der Erde zu Lavaströmen gekommen, weil es mehrere 100 km unter ihrer Oberfläche zum Schmelzen von Gesteinen kommt. Und das Gewicht der Gesteine liefert den Druck, um die Flüssigkeit an die Oberfläche zu treiben. Die Flüssigkeit kommt an die Oberfläche, weil sie eine geringere Dichte hat als die festen Gesteine der äußeren Schicht der Erde. Und daher kann die Flüssigkeit – zum Beispiel auf den Inseln von Hawaii – hoch über den Ozean herausgeschleudert werden, sehr viel höher als die steinige Oberfläche der Ozeane zur damaligen Zeit, aufgrund des Wassers auf der Oberfläche natürlich angepasst an einen bestimmten Massebetrag. Hierbei kommt es zu einer positiven Gravitationsanomalie, da die Flüssigkeit – wenn sie austritt – sich verfestigt und dann dichter wird. Dies führt dazu, dass es zu einer Ansammlung zusätzlicher Masse kommt. Im Laufe einiger Millionen von Jahren, verschwindet diese Ansammlung: Sie sinkt in die Erde zurück, und es lässt sich danach keine Gravitationsanomalie mehr beobachten. Vorgänge dieser Art haben sich auf dem Mond nicht abgespielt, und es ist meine Behauptung, dass es sehr schwer zu glauben ist, dass der Mond einen heißen, formbaren Kern besitzt, in dem große Lavaströme erzeugt werden können. Gleichzeitig finden sich Massekonzentrationen, die seit 4½ Milliarden Jahren an der Oberfläche des Mondes abgestützt werden. Ich befinde mich in dieser Frage in einem größeren Meinungsstreit. Ich kann ihn verlieren, wer weiß. Wir werden sehen, wie er ausgeht. Ich habe noch einen anderen Vorschlag hierfür: dass nämlich die Objekte, die auf den Mond gefallen sind und dabei die großen runden Meere erzeugt haben, mit mäßiger Geschwindigkeit aufgeschlagen sind und auf der Oberfläche des Mondes, sagen wir bis in 100 km Tiefe, eingeebnet wurde und eine zusätzliche Masse von Material hoher Dichte hinzugefügt haben. Auf dem nächsten Dia sehen Sie die Ergebnisse meiner diesbezüglichen Berechnungen und der Berechnungen von Gordon MacDonald. Dies sind die Namen der Meere. Die Übersicht enthält sehr viele Daten. In der uns zur Verfügung stehenden Zeit können Sie sie unmöglich aufnehmen. Sprechen wir über das Meer des Regens. Es hat einen Durchmesser von 680 km. Ralph Baldwin gibt uns eine Formel, mit deren Hilfe wir aus dem Durchmesser die Aufprallenergie des Objekts berechnen können, das dieses Meer entstehen ließ. Und aus dieser Energie können wir, wenn wir eine bestimmte Geschwindigkeit zugrunde legen, die Masse berechnen. Ich bin davon ausgegangen, dass die Geschwindigkeit des Objekts der Fluchtgeschwindigkeit von 2,38 km/s entspricht. Daraus ergibt sich, dass zur Erzeugung dieses Meeres 20 x 10 hoch 21 Gramm Material erforderlich waren. Wenn ich die Geschwindigkeit verdoppeln würde, erhielte ich natürlich 5 statt 20. Nordyke gab eine etwas andere Formel an, die statt 20 den Wert 52 ergibt, und auch hier gelten wieder die gleichen Beobachtungen. Van Doren hat die Wellen auf der Oberfläche des Mondes untersucht und sie mit den Wellen in Wasser verglichen. Er ist in erster Linie Ozeanograph, kein Mondforscher. Er stellte fest, dass die Wellen, die die runden Meere auf dem Mond umgeben, denjenigen Quellen sehr ähnlich sind, die dadurch entstehen, dass ein Tropfen Wasser auf eine flüssige Oberfläche fällt. Und daraus hat er die Energien neu berechnet, und ich habe die Masse auf diese Weise neu bestimmt. Er erhält wesentlich kleinere Massen. Collie verwendete eine andere. Er verwendete – es tut mir leid, der Name ist mir entfallen, der Name des großen Mathematikers, der uns gezeigt hat, wie man die Masse anhand der Gravitationsanomalie errechnen kann. Und dann habe ich das Modell einer Kugel verwendet, um 50 km unter der Oberfläche diese Art Massen zu erhalten, zusätzliche Masseansammlungen. Und dies ist das letzte Ergebnis von Sjogren und Muller, 2 x 10 hoch 21 Gramm. Dies halte ich für das verlässlichste Zahlenmaterial. Wenn ich davon ausgehe, dass die Masse des Objekts, das auf dem Mond gefallen ist, die Zusammensetzung der Erde hatte, dass es nämlich Teil des Akkumulationsprozesses war, der die Erde erzeugt hat, und dass seine Dichte der Erddichte bei geringen Drücken und Temperaturen entspricht, nämlich einem Wert von etwa 4, und wenn ich weiterhin annehme, dass die Monddichte 3,36 beträgt, so dass der Dichteunterschied 0,64 Gramm pro Kubikzentimeter beträgt, dann erhalte ich diese Massen. Und es wird ihnen aufgefallen sein, dass wir irgendwo in diesem Bereich dieser drei Massen eine Übereinstimmung erhalten, wie sie gesehen haben. Ich halte es zumindest für eine bemerkenswerte Übereinstimmung, dass die Objekte, die bei mäßigen Geschwindigkeiten zur Erzeugung dieser runden Meere erforderlich waren, uns in etwa die richtigen Massen für die Massenkonzentrationen geben. Es handelt sich hierbei um eine Beziehung, die bislang von niemandem gefunden worden ist. Es scheint mir nur schwer zu glauben, dass wir enorme Lavaströme aus dem Inneren des Mondes haben könnten, um dieses Material zu liefern, und dass wir gleichzeitig einen höchst festen Mond haben können, der seine Struktur viereinhalb Milliarden Jahre lang erhalten hat. Man hat versucht die Temperatur des Mondinneren anhand der magnetischen Felder, die vom Sonnenwind über den Mond fließen, in einer ersten Näherung schätzen. Der Sonnenwind mit seinem Magnetfeld fegt über den Mond, als ob es ihn nicht gäbe. Dies bedeutet natürlich, dass er ein Nichtleiter ist. Und das bedeutet, dass seine Temperatur relativ gering sein muss, weil vulkanisches Gestein bei hohen Temperaturen leitfähig wird. Ness in Washington hat diese Temperatur bereits vor einiger Zeit auf eine durchschnittliche Temperatur von 800°C geschätzt. Sonett und seine Kollegen in Palo Alto haben Schätzungen hierzu vorgenommen und gelangten zu der Schlussfolgerung, dass die Durchschnittstemperatur ungefähr zwischen 800 und 1000°C liegt. Das betrifft 9/10 des Mondvolumens. Sie wissen nicht, wie es sich mit dem innersten Kern des Mondes verhält. In dieser Woche bekam ich während des Frühstücks einen unerwarteten Anruf aus Kalifornien, und ich dachte natürlich, dass meiner Frau etwas passiert sei. Es ging jedoch nicht um meine Frau, sondern die Leute aus Palo Alto waren am Apparat, um mir mitzuteilen, dass sie mir vor einiger Zeit als Temperatur des Mondes einen falschen Wert genannt hatten. Sie hatten gesagt, sie betrage 1300°C, dabei hätten sie sagen sollen, sie liege bei etwa 900°C. Ich habe mich sehr über diesen Anruf gefreut, das kann ich Ihnen sagen, und ich war froh, dass es darum ging und nicht um irgendetwas anderes. Seit meinen ersten, frühesten Untersuchungen zur Mondoberfläche und diesen Dingen gelangte ich zu der Schlussfolgerung, dass der Mond wahrscheinlich kalt war, und man hat ihnen wahrscheinlich gesagt, dass ich in dieser Sache einem Irrtum erlegen bin. Wie ich bereits einmal über das Raumfahrtprogramm gesagt habe: Das Ziel des Raumfahrtprogramms bestand scheinbar darin, zu versuchen zu beweisen, dass alle meine Behauptungen über den Mond falsch waren, und dass das Raumfahrtprogramm ein völliger Flop war, und dass ihm dies in keiner Weise gelang. Ich glaube tatsächlich, dass der Mond äußerst alt ist, und ich denke, dass es sehr umfangreiche Materialien dafür gibt, dass es sich dabei um ein Objekt handelt, das bei geringen Temperaturen entstanden ist und seit seiner Entstehung sich nicht wesentlich erhitzt hat. Auf dem nächsten Dia werden wir frühes Hinweismaterial hierzu sehen. Sie sehen hier die Bezeichnungen Alpha, Beta und Gamma: Alpha entspricht dem Trägheitsmoment um die Achse des Mondes, der Rotationsachse des Mondes, abzüglich des Trägheitsmoments um die Ost-West-Achse, geteilt durch das Trägheitsmoment um die Achse, die auf die Erde zeigt. Und Beta ist die Rotationsachse, das Trägheitsmoment um die Rotationsachse, abzüglich des Trägheitsmoments um die Ost-West-Achse. Nein: abzüglich des Trägheitsmoments um die auf die Erde zeigende Achse geteilt durch das Trägheitsmoment um die Ost-West-Achse, und Gamma hat eine ähnliche Definition. Die berechneten Werte für den Mond unter dem Gravitationsfeld der Erde, der Sonne und seines eigenen Gravitationsfeldes sind in der letzten Spalte angegeben. Die beobachteten Werte sind in der ersten Spalte aufgelistet. Dies sind die Ergebnisse für ...., und alle natürlich mit 10 hoch -4 multipliziert, und Sie werden sehen, dass die Übereinstimmung keineswegs gut ist. Es ist recht offensichtlich, dass der Mond aus verschiedenen Gründen eine unregelmäßige Form hat. Levin in Moskau behauptet, dass dies auf Temperaturunterschiede zurückzuführen ist, Runcorn vertritt die Auffassung, dass es auf Konvektion beruht, während ich selbst bezüglich der Konvektionstheorie nicht recht weiß, was ich davon halten soll. Seit neuestem scheint es mir unwahrscheinlich, dass es im festen Material des Mondes zu Konvektionsvorgängen kommt, da die seismischen Effekte, die die Experimente von Apollo 11 und Apollo 12 beobachtet haben, darauf hinweisen, dass das Mondinnere äußerst ruhig ist. Es ist zweifelhaft, ob sie auch nur ein einziges Ereignis tief im Inneren des Mondes registriert haben. Und ich würde meinen, dass wir solche Ereignisse erwarten könnten, wenn es auf dem Mond aktive Konfektionsvorgänge gäbe. Ich habe Runcorn darüber etwas geschrieben, und keine Antwort erhalten. Ich werde erneut versuchen müssen, ob ich seine Zustimmung gewinnen oder ihn dazu bringen kann, ausdrücklich dagegen zu argumentieren. Eine andere Methode, die Festigkeit des Mondes zu betrachten, besteht darin, ihn als einen zähflüssigen Körper anzusehen. Formeln für die Zeit, die das skandinavische Schild für seinen Anstieg benötigte, nachdem das darauf lastende Eis geschmolzen war, wurden von Vening-Meinesz und Heiskanen aufgestellt. Und die Formel ist recht einfach. Wenn wir aus dieser Formel Trägheitsmomente für die Erde errechnen, finden wir einen Viskositätswert (Poise) von 10 hoch 22. Wenn wir genau das Entsprechende für den Mond berechnen, ist der Wert 10.000 mal größer, wobei wir annehmen, dass diese Unregelmäßigkeiten seit 4,5 Milliarden Jahren für den Mond gelten. Man kann sie, wenn man will, auf 2 ändern. Man kann die Viskosität nur um einen Faktor von 2 ändern. Natürlich sind weder die Erde noch der Mond wirklich gute viskose Flüssigkeiten. Es sind Festkörper, und sie verfügen natürlich über eine bestimmte physikalische Festigkeit. Daher darf man dies nur als eine näherungsweise Berechnung ansehen. Nun, ich möchte jetzt ein wenig über das Temperaturproblem sprechen, das sich hieraus ergibt. Wir hatten einen Schmelzvorgang, der sich im Wesentlichen an der Oberfläche abspielte. Wir haben Massenkonzentrationen und eine unregelmäßige Form des Mondes, was wahrscheinlich bedeutet, dass das Innere des Mondes zu kalt ist, um schmelzen zu können. Dieser Frage gilt ein definitiver Meinungsstreit. Wir könnten uns nach der Temperaturgeschichte des Mondes fragen. Ich begann damit vor 20 Jahren, als man davon ausging, dass die Erde 3 Milliarden Jahre alt ist. Später habe ich meine Ansichten dann modifiziert. Viele Leute haben sich mit dieser Frage beschäftigt, und es besteht kaum Uneinigkeit hierüber. Ich glaube, einige Männer haben hervorragende Berechnungen zur Temperatur vorgelegt. Es ist sicherlich wenig fruchtbar, umfangreiche Berechnungen mit unzuverlässigen Daten anzustellen. Ich warne alle jungen Leute unter Ihnen, dass sie sich – wenn sie umfangreiche Berechnungen anstellen wollen – nach Problemen umschauen, die zu unzuverlässigen Daten führen könnten, damit sie zu zuverlässigen Schlussfolgerungen gelangen. Keine noch so gute Mathematik wird Ihnen eine gute Schlussfolgerung liefern, wenn auf die Daten kein Verlass ist. Wenn man erstens annimmt, dass die Menge an Kalium, Uran und Thorium derjenigen in den chondritischen Meteoriten entspricht, so wird das Innere des Mondes sehr heiß. Es wird über eine große Distanz in Richtung Oberfläche schmelzen, selbst wenn der Vorgang mit einer geringen Temperatur begann. Wasserburg und andere haben jedoch Hinweise darauf gefunden, dass die Kaliummenge in der Erde mit derjenigen in den Meteoriten nicht identisch ist. Es gibt sogar eine Gruppe kohlenstoffhaltiger Chondren, den Typ 3, die eine konsistent geringe Kaliumkonzentration von 360 zu 10 hoch 5 Teilen aufweisen. Und wenn man diese Zahl verwendet oder eine Berechnung der Temperatur des Mondes anstellt, kann man bei geringen Temperaturen beginnen, und es wird in geologischer Zeit dann zu keinem Schmelzprozess kommen. Ich kenne keinen Grund, warum diese besondere Wahl von Kalium nicht ebenso gut ist wie irgendeine andere. Die Meteoriten haben einen äußerst komplizierten chemischen Prozess durchlaufen, und ich glaube nicht, dass wir die Mengenverhältnisse in den Meteoriten so zuverlässig bestimmen können, dass sie nicht auch das zwei- oder dreifache betragen könnten, und in diesem Fall kann es bei der Annahme eines kalten Mondes bleiben. Einige Leute würden gerne glauben, dass der Mond in seiner frühen Geschichte vollkommen geschmolzen war. Nun, wenn er sich in seiner Frühgeschichte in einem geschmolzenen Zustand befand, muss er auf irgend eine Weise abgekühlt sein, und als Ergebnis hiervon würde sich in den äußeren Schichten des Mondes eine größere Menge an Radioaktivität konzentriert haben. Aus gut untersuchten geochemischen Beobachtungen können wir uns sicher sein, dass dies der Fall ist. Und wenn dies der Fall ist, würden diese Elemente natürlich eine große Menge an Hitze erzeugt haben. Vor viereinhalb Milliarden Jahren war Uran 235 neunzig Mal so häufig, Kalium 11 mal und Uran 238 doppelt so häufig. Die pro Einheit erzeugte Wärme wäre wesentlich größer gewesen. Es muss also eine recht gute Wärmeleitung zur Oberfläche gegeben haben, um dies zu erreichen. Und schließlich muss der Mond, als fester Körper, seine Wärme entweder durch Wärmeleitung nach außen oder durch Konvektion in den flüssigen und festen Materialien abgegeben haben. Schließlich, nachdem diese sich verfestigt haben, muss es dann zu den großen Kollisionen auf seiner Oberfläche kommen. Und eine Million Jahre später müssen einige dieser Gesteine dann geschmolzen werden. Man fragt sich, warum der Mond in der Anfangsphase auskühlte und sich verfestigte, wenn er diesen Prozess eine Million Jahre später umkehrte und seine Oberfläche schmelzen ließ. Ich denke, wir müssen davon ausgehen, dass die Oberfläche des Mondes nach dem Abkühlungsprozess ihren Charakter in mancher Hinsicht änderte. Wahrscheinlich verwandelten die Kollisionen sie in eine riesige Staubansammlung. Das Material auf der Oberfläche des Mondes hat eine Leitfähigkeit von etwa 10 hoch -5 Ich denke, dass die Kollisionen in der frühen Geschichte des Mondes wahrscheinlich einen feinen Staub auf seiner Oberfläche erzeugten, wodurch das darunterliegende Material sich erhitzen und geschmolzenes Material erzeugen konnte. Doch wie können auf der Grundlage dieses Modells die Massenkonzentrationen abgestützt werden? Auch unsere gesamte Erfahrung auf der Erde, soweit ich sie verstehen kann, weist darauf hin, dass die Massenkonzentrationen in keiner Weise an ihrer Stelle bleiben würden. Sie würden um etwa einen Kilometer absinken, und der gesamte Effekt würde verschwinden. Es sieht für mich so aus, als wenn der Mond von einer externen Wärmequelle geschmolzen worden wäre. Man fragt sich, was das sein konnte, und Dr. Charles Sonett und seine Kollegen schlugen vor, es habe im Sonnensystem diesen intensiven Sonnenwind gegeben. Ein starkes Magnetfeld wird benötigt, um die Rotation der Sonne zu verlangsamen, und diese Magnetfeld würde, indem es über die warme Oberfläche des Mondes streift, seine Oberfläche geschmolzen haben, selbst wenn sein Inneres nicht geschmolzen war. Und diese geschmolzene Oberfläche konnte sich in die Schichten derjenigen Typen differenzieren, die ich beschrieben habe. Ich denke, dass jeder von uns, ehe wir dieses Modell des Ursprungs dieser Materialien und dieser physischen Prozesse auf dem Mond akzeptieren, gerne weitere Daten hätte. Ich für meinen Teil kann dies mit Sicherheit von mir sagen. Ich habe eine ganze Reihe von Hypothesen über den Mond aufgestellt, und wie ich den Leuten immer sage: Ich war nicht da, um dies persönlich beobachten zu können. Und außerdem handelt es sich dabei lediglich um Vermutungen, die ich auf der Stelle modifizieren werde, sobald Beweismaterial vorhanden ist, welches dies rechtfertigt. Das Schmelzen der Mondoberfläche passt jedoch zu einer Reihe bestimmter Tatsachen. Die siderophilen Elemente verschwanden, weil es eine bestimmte Menge von metallischem Eisen gab, das unter die Oberfläche sank und sie mit sich nahm. Die Schwefel-liebenden Elemente verschwanden, weil Eisensulfid schmolz und sich absetzte. Elemente verließen den Mond, indem sie sich verflüchtigten. Schwermetalle können den Mond auf diese Weise schlecht verlassen, doch ein Sonnenwind könnte hierbei sehr effektiv sein. Wenn man ein Element an die Oberfläche bringt, sagen wir zum Beispiel Quecksilber, und es verflüchtigt sich in ein Gas, würde es das Licht der Sonne ionisieren, und das Magnetfeld des Sonnenwindes würde es sofort vom Mond wegfegen, da ein sich bewegendes Magnetfeld geladene Teilchen mitnimmt und vom Mond entfernt. Ich denke, auf diese Weise lässt sich das Fehlen von Elementen erklären, die sich verflüchtigen können. An dieser Stelle taucht die Frage nach dem Ursprung des Mondes auf, wenn Sie mir nur noch wenige Minuten Ihre Aufmerksamkeit schenken. Drei mögliche Theorien zur Entstehung des Mondes sind diskutiert worden: Die Abspaltungstheorie wurde von Sir George Darwin aufgestellt und etwa 75 Jahre lang diskutiert. Vor allem die kompetentesten Leute in diesem Bereich – zu denen ich mich nicht hinzurechne –, Leute, die die Erd- und Himmelsmechanik bis in ihre Einzelheiten kennen, sind zu dem Schluss gelangt, dass es sehr schwer ist, die Erde vom Mond zu entfernen – oder den Mond von der Erde: eins ist so gut wie das andere. Vielleicht sind sie nicht über jeden Zweifel erhaben, doch ich denke, dass die Hinweise sich mehren, dass dies nicht die richtige Lösung des Problems ist. Die zweite Theorie besagt, dass der Mond sich gleichzeitig mit der Erde in der Nähe der Erde zusammenballte, und alle Modelle für diese Theorie werden überaus kompliziert. Es ist ein Modell, das von Ringwood vorgeschlagen worden ist. Er sprach im letzten Januar in Heuston darüber, als die ersten Ergebnisse von Apollo 11 diskutiert wurden. Es wurde von sehr vielen Leuten ernst genommen, von mir nicht. Ich glaube nicht, dass ein kompliziertes Problem, wie der Ursprung des Mondes aus der Erde durch irgendeinen Kondensationsprozess, nur dann akzeptiert werden kann, wenn es irgendwelche definitiven Indizien dafür gibt. Natürliche Phänomene sind häufig so kompliziert, dass sie anhand theoretischer Methoden a priori nicht beschrieben werden können, und ich glaube, dass dies in diesem Fall zutrifft. Wenn sich der Mond aus festen Objekten zusammengeballt hat, wie man sich seine Entstehung wahrscheinlich vorzustellen hat, wenn er kalt und starr geblieben sein soll, dann fragt man sich, warum die Erde etwa 30 % metallisches Eisen erhalten hat, der Mond jedoch nur 8 %. Es ist sehr schwer zu verstehen, wie es zu einer derartigen Aufteilung gekommen sein könnte. Es ist außerdem schwer verständlich, wie sich der Mond in der Nähe der Erde aus festen Bestandteilen zusammengeballt haben könnte, es sei denn in sehr kurzer Zeit. Epique schlägt für diesen Vorgang 80 Jahre vor. In diesem Falle ist der Mond sicherlich bei einer hohen Temperatur entstanden. Und wenn es bei einer hohen Temperatur geschah, dann verstehe ich nicht, wie die Massenkonzentrationen abgestützt werden konnten. Schließlich gibt es noch die Einfangtheorie. In diesem Fall hatte der Mond eine unabhängige Existenz. Diese Theorie geht davon aus, dass der Mond unabhängig von der Erde entstanden ist und eine Zeit lang um die Erde kreiste. Dann ist er natürlich ein von der Erde unabhängiger Planet. Es handelt sich dann wahrscheinlich um einen Himmelkörper, der älter als die Erde ist. Ich würde nicht glauben, dass der Mond von der Erde eingefangen werden konnte, es sei denn, es waren zu diesem Zeitpunkt sehr viele Monde vorhanden. Ich habe ein Handvoll Monde und schieße sie in Richtung der Erde. Welcher Bruchteil von in Richtung der Erde geworfenen Monden würde in irgendeine Umlaufbahn eingefangen werden können? Einer von 100 oder 1000 oder so etwas? Tatsächlich habe ich gesagt, ich würde nicht glauben, dass der mit einer merkwürdigen Zusammensetzung geringer Dichte irgendwo im Raum entstandene Mond als einzelnes Objekt von der Erde hätte eingefangen werden können, sofern ich es nicht mit eigenen Augen sähe – und das erwarte ich nicht. Nun, es stellt sich folgende Frage. Wenn wir all diese Probleme haben: Wie werden wir das Problem lösen? Wir haben nach Hinweisen einer bestimmten Art gesucht, die wir nicht gefunden haben. Jod 129 ist ein radioaktives Element mit einer Halbwertzeit von 17 Millionen Jahren, und es zerfällt zu Xenon 129. Wir haben es in den Meteoriten gefunden, was bedeutet, dass die Meteoriten sich – kurz nach der letzten Synthese der Elemente – zu festen Körpern zusammenballten, sodass in diesen festen Körpern noch einiges Jod 129 vorhanden war. Nun, es mag zutreffen, dass die Erde etwas Xenon 129 enthält, doch sie hat sehr viel Gas verloren, und selbst eine äußerst kleine Menge Jod 129 würde wahrscheinlich das Xenon 129 erzeugen, das auf der Erde vorhanden sein könnte. Dies ist auf 6 % der Gesamtmenge von Xenon geschätzt, durch ein hochkompliziertes Argument dieser Leute, die über dieses Problem der Xenon-Zusammensetzung der Meteoriten arbeiten. Es stellt sich die Frage, wie es sich mit Xenon vom Mond verhält, doch es gibt dort kein Xenon. In den von uns gefundenen Gesteinsproben vom Mond findet sich kein zusätzliches Xenon 129. Die Hinweise, dass der Mond älter als die Erde ist, sind negativ. Doch ich habe Ihnen vor einer Weile beschrieben, wie die schwereren Elemente von den äußeren Teilen des Mondes verflüchtigt wurden. Und natürlich gehören Jod und Xenon 129 dazu, sodass sie mit allen anderen weggefegt worden wären. Und daher sagt uns das negative Ergebnis nach meiner Meinung überhaupt nichts. Wir halten Ausschau nach möglichen Beweisen dieser Art. Soweit ich mir bewusst bin, zumindest soweit ich es gegenwärtig zu akzeptieren bereit bin, ist dies die einzige Art von Beweismaterial, das ich kenne und das uns in die Lage versetzen würde, definitiv zu behaupten, dass der Mond älter als die Sonne und ein primitives planetarisches Objekt und Teil der wichtigen Geschichte des frühen Sonnensystems ist. Ich denke, es wäre äußerst interessant, wenn dies der Fall wäre. Doch nur weil ich es interessant finden würde, heißt dies nicht, dass die alte Mutter Natur damit übereinstimmt. Und letztlich müssen wir akzeptieren, was Mutter Natur uns in die Hand gibt. Denn was sie tut, ist perfekt. Ich danke Ihnen sehr.

Harold Urey (1970)

A Review of the Evidence in Regard to the Structure of the Moon

Harold Urey (1970)

A Review of the Evidence in Regard to the Structure of the Moon

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When Harold Urey in 1970 came to Lindau to give a lecture for the fourth and last time, the moon had been a hot topic for more than a year. The reason was, of course, the Apollo project, which brought the first men to the moon in 1969. Urey had already been interested in problems of the solar system, meteorites and the abundance of elements for many years. Already in 1952 he had put forward a theory of the origin of the solar system. So with the samples brought back by the astronauts, it was natural that he now focused his attention on the geological history of the moon. One way of investigating samples from the surface of the moon is to use radioactive dating methods. Since radioactive elements and their isotopes decay on many different time scales, one typically needs to find several “clocks” that “tick” with rates that fits the problem under study. This is where Urey’s old speciality isotope separation enters. In the beginning of the 1930’s, he developed a technique of fractional distillation to produce the isotope heavy hydrogen (deuterium). This isotope occurs at a fraction of 1 in 5000 in ordinary hydrogen and the same ratio appears in the heavy water formed with deuterium instead of ordinary hydrogen. Even though Alfred Nobel wrote in his will that he only wanted discoveries, physics inventions or chemical improvements done the year before to be awarded a prize, the rule is that you have to wait for many years before you are asked to come to Stockholm. Urey was asked already in 1934, but his answer was that he was sorry, but that he couldn’t come: His wife was due to bear a child in December. And, true enough, a daughter was born on the 10th of December, the Nobel Day! Thus, on photographs from the prize-giving ceremony of 1934, Urey is missing. On one of them, though, I recognize my grandfather Robert Bárány, who took part in the Nobel Day for the last time before passing away in 1936.

Anders Bárány

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