34. Woche - „Monarch des Mondes“

 -  Astrofoto der Woche

Wolfgang Bischof aus Recklinghausen, Mitglied der Fachgruppe Astrofotografie, zeigt uns im heutigen AdW ein „farbiges“ Bild des majestätischen Mondkraters Kopernikus. Zur Orientierung: Norden ist rechts, Osten nicht wie bei Deep-Sky-Bildern erwartet oben, sondern unten - so wie auf Landkarten der Erdoberfläche. Der Bildautor merkt zu seiner Aufnahme an: „Dieses Bild ist ein Resultat aus zahlreichen Versuchen der letzten Monate, extrem verstärkte Mondfarben möglichst realistisch und reproduzierbar herauszuarbeiten. Eine simple Erhöhung der Farbsättigung reicht dazu nicht aus. Letztlich kommt es darauf an, die Histogramme der RGB-Farben so exakt wie möglich aufeinander abzustimmen und die Farben nicht zu übersteuern. Die erforderliche Genauigkeit macht es notwendig, diesen Prozess im Zuge der Bearbeitung mehrmals durchzuführen. Bereits bei der Aufnahme dürfen die Histogramme weder im dunklen noch im hellen Bereich beschnitten sein. Auf der Aufnahme ist Norden rechts.“ Die Aufnahme entstand am 15. April 2019 an einem Newton-Spiegelteleskop mit 200 mm Öffnung und einer Grundbrennweite von 1200 mm, die mit einer 2-fachen Barlowlinse des Typs Zeiss-Abbe entsprechend verlängert wurde. Als Aufnahmekamera verwendete er eine ASI 178 MC, das ist eine CMOS-Farb-Videokamera der Marke ZWO. Der etwa 10 Tage alte Mond stand an diesem Abend im Sternbild Löwe. Als Integrationszeit wurden 10 ms verwendet. Soweit zu den Aufnahmedaten.

Was zeigt uns das Bild? Kopernikus, zentral gelegen, befindet sich am Südrand der Karpaten, die das Mare Imbrium (rechts, nördlich) vom Mare Insularum (links oben, südwestlich) trennen. Weiter nach oben, außerhalb des Bildes, schließt sich der Oceanus Procellarum an. Um Kopernikus herum wird sein Auswurfmaterial als Strahlenkranz deutlich. Rechts unten ist der Krater Eratosthenes zu sehen, links (südlich von Kopernikus) die Krater Reinhold mit Reinhold B und Lansberg. Lansberg hat, ebenso wie Kopernikus und Eratosthenes, ein kleines Zentralgebirge im Innenbereich. Das Flachland südlich von Eratosthenes nennt sich Sinus Aestuum. Zwischen Eratosthenes und Kopernikus zeigt sich eine recht oft fotografierte Region: Darin eine Kraterkette, ausgehend vom Mare Imbrium bis hin zur Kraterruine Stadius, die von Magma überflutet wurde und von der bei flachem Sonnenstand nur noch die höchsten Spitzen als abgeflachter, ehemaliger Kraterrand erkennbar sind. Empfehlenswert zur Kartografie der Mondoberfläche: http://www.lpi.usra.edu/research/mapcatalog/LAC/

Giovanni Battista Riccioli war ein italienischer Priester und Astronom und einer der Pioniere der sogenannten Selenografie (Mondkartierung, dem Analogon zur irdischen Geografie). Vieles seiner Nomenklatur der Mondkrater wurde in unsere Zeit übernommen. Die Benennung des Kraters Kopernikus muss man als frühe Satire verstehen. Riccioli war ein Gegner des kopernikanischen Weltbildes, in der die Erde um die Sonne kreist. Zur Strafe und zum Spott dafür hat er „Kopernikus in den Ozean der Stürme (Oceanus Procellarum) geworfen“, wie er selbst sagte. Doch mit dem späteren Beweis des kopernikanischen Weltbildes ging dieser „Schuss nach hinten los“. Der etwa 93 km große Kopernikus wird gern als der „Monarch des Mondes“ bezeichnet. Das erste, was man bemerkt, ist die Tatsache, dass der Umriss von Kopernikus keinem perfekten Kreis entspricht. Der polygonale Umriss setzt sich durch ein komplexes System der Terrassen ins Kraterinnere fort. Diese Terrassen entstanden durch die Überlagerung von Druckwellen direkt nach der gewaltigen Explosion, die diesen Krater erzeugte. Sie sind aber nicht scharf abgeschnitten, wie sie meist in kleinen Teleskopen erschienen, sondern eher glatte und abgerundete Hügel und Bergkämme. An einigen Stellen zeigen sich gar Anzeichen von Erdrutschen. Der Boden des Kraters ist eine fast kreisrunde Ebene von 62 km Durchmesser, die 3,8 km tiefer als der Kraterrand und 2,9 km unter Umgebungsniveau liegt. Der höchste Gipfel des Zentralbergkomplexes erhebt sich etwa 1,2 km über dem Kraterboden. Der äußere Kraterwall von Kopernikus ist ein sehr komplexes Terrain von Hügeln, radial verlaufenen Bergkämmen und ausgeworfenem Kratermaterial. In seiner Umgebung findet man viele Sekundärkrater und Kraterketten, die beim Einschlag durch Auswurfmaterial erzeugt wurden. Laboranalysen von zur Erde zurückgebrachten Gesteinsproben des Auswurfmaterials der Apollo 17 Mission ergaben ein Alter von ca. 810 Millionen Jahren. Das Zeitalter seiner Entstehung bis heute wird als „Kopernikanische Periode“ bezeichnet. Große Krater, die etwa gleich alt oder jünger sind als Kopernikus, besitzen oft ein helles Inneres und ein Strahlensystem. Das von Kopernikus steht an 2. Stelle aller Strahlensysteme auf dem Mond hinsichtlich Ausdehnung und Auffälligkeit. Bei Vollmond und hohem Sonnenstand ist es nicht zu übersehen.

Wenngleich uns der (Voll-)Mond als besonders hell erscheint, ist er doch in Wirklichkeit kein besonders guter Reflektor des Sonnenlichts. Gerade einmal 7% beträgt seine durchschnittliche Albedo (lateinisch albus = weiß, albedo = Weiße oder Helligkeit) im integralen Licht. Zum Vergleich: dunkler Ackerboden oder asphaltierte Straßen liegen auf ähnlichem Niveau. Spektralfotometrische Untersuchungen weisen darauf hin, dass die Mondoberfläche etwa 8% des einfallenden blauen Lichts und 12% des roten reflektiert. Das zurückgestreute Licht ist demnach braun getönt und es gibt zahlreiche Gebiete auf dem Mond, die geringe, aber dennoch signifikante Veränderungen einer Brauntönung erkennen lassen. Unterschiedliche Metallgehalte (insbesondere Eisen und Titan) im Mondgestein tragen u.a. zu dieser Färbung bei. Rötlichere Regionen haben nach Untersuchungen einen Eisenanteil von unter 15% und einen Titangehalt unter 2%. Die bläulichen Gebiete zeichnen sich durch einen höheren Eisenanteil sowie bis zu 7% Titangehalt aus. Das Auswurfmaterial besonders junger Krater wie Aristarchus oder Tycho (Alter ca. 100 Mio. Jahre) erscheint weißlich.

Die Oberfläche des Mondes besteht aus verschiedenen Mineralien, die nicht nur unterschiedliche Albedowerte besitzen, sondern auch eine mehr oder weniger große Energiemenge der eintreffenden Strahlung absorbieren. Auch scheinbar völlig durchsichtige Substanzen extingieren (dämpfen) die eintreffende Strahlung mit zunehmendem Lichtweg durch das Material. Da der Mond über keine schützende Atmosphäre verfügt, kann z.B. die kurzwellige, energiereiche UV-B und UV-C Strahlung ungehindert auf die Mondoberfläche einfallen. Dies kann u.a. zu Fluoreszenzlicht in vielfältigen Farbabstufungen von Blau bis Rot führen, welches ebenfalls zum Gesamtfarbeindruck beiträgt. Unter fortschreitendem Beschuss durch die energiereiche Sonnenstrahlung wird das Mondgestein mit der Zeit immer dunkler. Die Farbwirkung der Mondoberfläche wird aber auch durch andere Umstände beeinflusst, wie die Öffnung der aufnehmenden Optik, die maßgeblich ist, ob Farben überhaupt wahrgenommen werden oder nicht. Die „Reinheit“ der Farben dürfte auch durch Störeinflüsse wie Streuung des Mondlichts (z.B. durch vorhandenen Dunst) beeinflusst werden. Höher gelegene Aufnahmestandorte bewirken, dass weniger Luftmoleküle zur Streuung vorhanden sind, der Blauanteil der Streuung verschiebt sich mehr ins Violette. Das wirkt sich alles ggf. auf die Farbwiedergabe aus. Das menschliche Auge tendiert dazu, die Gesamtfarbe des Mondes eher als weiß zu interpretieren. Die verschiedenen Brauntöne werden vom menschlichen Auge dann als komplett andere Farbtöne wahrgenommen. So wird ein rötliches Braun sehr schnell als gelblich, ein kühlerer Braunton als grünlich oder bläulich empfunden.

Zur Frage der Farben des Mondes möchte ich auf ein AdW aus dem Jahr 2017 verweisen, wo noch ausführlichere Details genannt werden, die die Farbdarstellung beeinflussen können: https://www.astronomie.de/aktuelles-und-neuigkeiten/astrofoto-der-woche/archiv/detailseite/21-woche-die-farben-des-mondes-1/

Wer sich tiefgehender informieren möchte, kann sich zum Beispiel speziell zu Kopernikus zwei englischsprachige Dokumente auf der Internetseite des „LPI“ (Lunar and Planetary Institute) anschauen, die sich mit Details zur „Geologie“ von Kopernikus beschäftigen: https://www.lpi.usra.edu/resources/mapcatalog/usgs/I515/
bzw. https://www.lpi.usra.edu/resources/mapcatalog/usgs/I840/

Wir danken Wolfgang Bischof für die Einsendung dieser sehenswerten Aufnahme eines der eindrucksvollsten Krater auf unserem Mond!

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Text: Jens Leich

Bildautor: Wolfgang Bischof

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