Der Mondwirbel Reiner Gamma ist eines der seltsamsten Dinge, die sich am Nachthimmel mit einem Fernrohr betrachten lassen. Ein helles, geschwungenes Band von etwa 70 Kilometern Länge liegt im dunklen Ozean der Stürme, sieht aus wie Milch in Kaffee und hat keinerlei Höhe. Astronomen hielten es jahrhundertelang für einen Krater, bis klar wurde, dass es keinen Schatten wirft. Was den Wirbel erzeugt hat, ist bis heute nicht geklärt.
Wer an einem klaren Abend kurz vor Vollmond ein kleines Teleskop auf den westlichen Rand der Mondscheibe richtet, findet in der dunklen Basaltebene des Oceanus Procellarum einen hellen Fleck, der sich bei genauerem Hinsehen als ovales Auge mit auslaufenden Schlieren entpuppt. Die italienischen Astronomen Giovanni Riccioli und Francesco Grimaldi, die den Mond im 17. Jahrhundert kartierten, hielten ihn für einen Krater und benannten ihn nach Galileo Galilei. Erst als bessere Fernrohre zeigten, dass der Fleck bei tiefstehender Sonne keinen Schatten wirft, verlor er den Kraterstatus, und seit 1935 trägt er den nüchternen Namen Reiner Gamma, als Anhängsel des benachbarten Kraters Reiner.
Reiner Gamma ist der größte und auffälligste von mehr als einem Dutzend sogenannter Mondwirbel, die Raumsonden inzwischen kartiert haben. Auch im Mare Ingenii und im Mare Marginis auf der Rückseite ziehen sich solche hellen Girlanden über den Boden. Sie folgen keiner Landschaftsform, sie sind völlig eben, und das Material in ihnen unterscheidet sich chemisch nicht vom dunklen Regolith drum herum. Es ist derselbe Staub, nur heller. Genau das macht sie zu einem Rätsel, denn auf dem Mond gibt es kein Wetter, keinen Wind und kein Wasser, das ein Muster in den Boden malen könnte.
Die Oberfläche des Mondes wird im Lauf der Jahrmillionen dunkel. Der Sonnenwind, ein ständiger Strom geladener Teilchen von der Sonne, und winzige Mikrometeoriten verändern die obersten Millimeter des Staubs, setzen Eisen frei und lassen die Oberfläche altern wie eine Bronze, die Patina ansetzt. Frisches Material, etwa das Gestein, das ein junger Krater aus der Tiefe herausschleudert, ist deshalb hell und verdunkelt sich erst über lange Zeit. Um große junge Krater sieht man diese hellen Strahlen von der Erde aus.
Mondwirbel sind aber keine Krater und haben keine Auswurfdecke. Höhenmessungen des Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA zeigen, dass Reiner Gamma flach ist, mit Ausnahme einer Auffälligkeit, die 2023 ein Team des Planetary Science Institute beschrieb: Die hellen Bereiche liegen im Durchschnitt einige Meter tiefer als die dunklen, und zwar sowohl bei Reiner Gamma als auch beim Wirbel im Mare Ingenii. Ob das Zufall ist oder ein Hinweis, lässt sich bisher nicht entscheiden. Klar ist nur, dass der helle Staub jung geblieben ist, obwohl er seit Milliarden Jahren dort liegt.
Der wichtigste Hinweis stammt aus den 1970er Jahren. Als Satelliten das Magnetfeld des Mondes vermaßen, fanden sie über fast allen Wirbeln starke lokale Anomalien, und über Reiner Gamma eine der stärksten überhaupt. Der Mond hat heute kein globales Magnetfeld mehr, das vor der Sonne schützt, wie es die Erde besitzt; wie empfindlich selbst der irdische Schutzschild reagieren kann, zeigt die Schwachstelle im Erdmagnetfeld über dem Südatlantik. Auf dem Mond sind nur Reste in der Kruste übrig, magnetisiertes Gestein, das seine Ausrichtung aus einer Zeit behalten hat, in der der Mond noch einen Dynamo besaß.
Diese magnetischen Inseln könnten wie Sonnenschirme wirken. Der Sonnenwind wird über ihnen abgelenkt und trifft die Oberfläche daneben umso stärker, sodass der Boden unter dem Schirm hell bleibt und der Boden am Rand schneller dunkelt. Messungen der japanischen Sonde Kaguya und weiterer Missionen bestätigten, dass über Reiner Gamma tatsächlich winzige Magnetosphären existieren, die Sonnenwindteilchen abweisen. Das erklärt, warum die Wirbel dort liegen, wo das Feld ist, aber nicht, warum das Feld dort ist, und auch nicht die feinen Schleifen, die kein Magnetfeld so exakt nachzeichnen sollte. Die Kuffner-Sternwarte in Wien hat die Hypothesen in einer Übersicht zusammengefasst.
Woher die Magnetfelder stammen, ist die eigentliche Frage. Eine Studie der Rutgers University und der University of California in Berkeley von 2018 fand in Experimenten mit Mondgestein, dass Lava, die einst in schmalen Gängen unter der Oberfläche erstarrte, in einem damals noch vorhandenen Magnetfeld stark magnetisiert werden konnte, weil beim Abkühlen metallisches Eisen entstand. Unter den Wirbeln lägen demnach vergrabene Lavagänge, die wie Stabmagneten wirken, und die Schleifen an der Oberfläche wären der Abdruck ihrer Feldlinien. Das würde die Form erklären, verlangt aber einen Mond, der vor rund drei Milliarden Jahren gleichzeitig vulkanisch aktiv war und einen Dynamo besaß.
Eine ältere Idee macht Kometen verantwortlich. Trifft ein Kometenkern den Mond, könnte seine Gashülle den Staub der Oberfläche durchpflügen, aufwirbeln und die Magnetisierung der Kruste verändern, und die Wirbel wären die Spuren solcher streifenden Einschläge. Dagegen spricht, dass mehrere Wirbel exakt gegenüber großer Einschlagsbecken liegen: Der Wirbel im Mare Ingenii befindet sich am Antipodenpunkt des Mare Imbrium, der im Mare Marginis gegenüber dem Mare Orientale. Erschütterungswellen der großen Einschläge könnten sich auf der Gegenseite gebündelt und die Kruste dort magnetisiert haben. Ausgerechnet Reiner Gamma, der größte Wirbel, hat aber kein passendes Becken auf der Gegenseite.
Die jüngste Hypothese verzichtet auf Magnetismus als alleinige Ursache und setzt auf Elektrizität. Mondstaub lädt sich im Sonnenlicht auf und kann sich über der Oberfläche in Bewegung setzen. Wenn feine, helle Partikel bevorzugt in leicht tiefer liegende Zonen wandern, würde das die Beobachtung erklären, dass die hellen Bereiche wenige Meter tiefer liegen. Der Wirbel wäre dann kein Schutzschild-Effekt, sondern das Ergebnis einer sehr langsamen Sortierung von Staub, über Jahrmilliarden hinweg. Auch diese Deutung ist nicht belegt, denn ob und wie Staub auf dem Mond tatsächlich wandert, ist eine der offenen Fragen der Mondforschung.
Wer die Wirbel versteht, versteht die Vergangenheit des Mondes und nebenbei, wie ein Magnetfeld eine Oberfläche schützt, was für künftige Mondbasen von Interesse ist. Bis dahin liegt Reiner Gamma dort, wo es Riccioli vor fast 400 Jahren sah, ein helles Auge im dunklen Ozean der Stürme, mit einem Teleskop von jedem Balkon aus sichtbar, ohne Höhe, ohne Schatten und ohne Erklärung.