Warum entfernt sich der Mond von der Erde?

Der Mond entfernt sich von der Erde: Laserentfernungsmessung zum Mond

Der Mond entfernt sich von der Erde, um etwa 3,8 Zentimeter pro Jahr. Das wissen wir, weil Laserstrahlen von der Erde an Spiegeln zurückgeworfen werden, die auf dem Mond zurückgelassen wurden, und die Laufzeit des Lichts hin und zurück gemessen wird. Das nennt man Laserentfernungsmessung zum Mond. Im März 2025, einen Tag nach der Landung eines neuen Spiegels, maß eine Station in Frankreich die Entfernung zu ihm mit einer statistischen Unsicherheit von unter einem Millimeter.

Mehr als zweitausend Jahre zuvor hielten Astronomen in Babylon eine totale Sonnenfinsternis fest. Hätte die Erde die Zeit perfekt eingehalten und wäre jeder Tag genau 86.400 Sekunden lang gewesen, hätte man diese Finsternis etwa fünfzig Längengrade weiter westlich gesehen. Eine Tontafel und ein Laser messen dieselbe langsame Veränderung, von entgegengesetzten Enden der Geschichte aus. Nimmt man Fossilien, uralte Gesteine und Meeressatelliten hinzu, ergibt sich eine Geschichte, die in den meisten Erklärungen fehlt.

Der Mond entfernt sich nicht in gleichmäßigem Tempo. Gerade jetzt entfernt er sich schneller als während des größten Teils der letzten paar hundert Millionen Jahre, und der Grund ist die Form unserer Ozeane.

Der Mond, der schneller zu werden schien

Der erste Hinweis tauchte an einem unerwarteten Ort auf. 1695 veröffentlichte Edmond Halley eine Arbeit über die Ruinen von Palmyra, einer antiken Stadt in der Syrischen Wüste. Am Ende bat er Reisende, Mondfinsternisse in Bagdad, Aleppo und Alexandria zu beobachten und so die tatsächliche Lage dieser Städte zu bestimmen. Damit, schrieb er, könne er berechnen, wie schnell die Bewegung des Mondes zunahm.

Verglich man alte Finsternisberichte mit modernen, schien der Mond auf seiner Bahn Jahrhundert um Jahrhundert Vorsprung zu gewinnen. In den 1780er-Jahren fand Pierre-Simon Laplace, was wie die Antwort aussah. Die Form der Erdbahn um die Sonne ändert sich langsam, und das verändert, wie stark die Sonne am Mond zieht. Etwa siebzig Jahre lang hatte diese Erklärung Bestand.

Dann rechnete John Couch Adams 1853 alles noch einmal nach, der Astronom, der auch vorhergesagt hatte, wo Neptun zu finden sei. Er fand einen Fehler, und Laplaces Effekt schrumpfte auf etwa die Hälfte des beobachteten Werts. Für die Hälfte der scheinbaren Beschleunigung des Mondes gab es keine Erklärung. In den 1860er-Jahren schlugen Charles-Eugène Delaunay in Paris und William Ferrel in den Vereinigten Staaten eine vor.

Vielleicht wurde der Mond gar nicht wirklich schneller. Vielleicht wurde unsere Uhr langsamer. Die Uhr war die Erde selbst, und die Gezeiten bremsten ihre Drehung. Wenn jeder Tag ein wenig länger ist als der vorherige, scheint alles, was in Tagen gemessen wird, zu schnell zu laufen.

1939 trug Harold Spencer Jones, der britische Hofastronom, die Belege zusammen und zeigte, dass Mond, Sonne, Merkur und Venus alle gemeinsam vom Fahrplan abwichen. Vier Körper auf verschiedenen Bahnen können nicht zufällig im Gleichschritt abweichen. Der Fehler lag beim Zeitmesser: Die Erdrotation ist keine perfekte Uhr.

Ein Tag, der immer länger wird

Wie stark hat sich der Tag also verlängert? 2016 kombinierte ein Team unter der Leitung von Richard Stephenson Beobachtungen aus fast dreitausend Jahren. Es nutzte Finsternisberichte aus Babylon, China, dem antiken Griechenland und der mittelalterlichen arabischen Welt, die bis 720 v. Chr.

zurückreichen, und rund eine halbe Million Zeitmessungen, bei denen der Mond vor Sternen vorbeizog. Diese babylonischen Tontafeln erweisen sich als präzise Instrumente. Eine totale Finsternis ist nur in einem schmalen Schattenstreifen zu sehen, also verrät schon eine einzige Zeile, dass die Sonne dunkel wurde, wie weit sich die Erde gedreht hatte. Ihr Ergebnis: Im Durchschnitt ist der Tag um etwa 1,8 Millisekunden pro Jahrhundert länger geworden.

Das klingt nach nichts, aber es summiert sich. Um 700 v. Chr. beträgt der Abstand zwischen der Erddrehung und einer vollkommen gleichmäßigen Uhr etwa fünfeinhalb Stunden.

Und hier ist ein Detail, das später wichtig wird. Die Gezeitenreibung allein, wie sie heute gemessen wird, hätte den Tag um etwa 2,3 Millisekunden pro Jahrhundert verlängern müssen. Etwas anderes hat die Erde ein wenig beschleunigt. Ein Teil davon ist das Ende der letzten Eiszeit.

Als die großen Eisschilde schmolzen, begann sich das Land darunter langsam wieder zu heben, die Erde wurde etwas weniger abgeplattet und drehte sich ein wenig schneller, wie eine Eiskunstläuferin, die die Arme anzieht. Ein Teil scheint aus dem tiefen Inneren des Planeten zu kommen, wo Kern und Mantel wechselwirken.

Das Ende der Schaltsekunde

Der länger werdende Tag ist der Grund, warum es Schaltsekunden gibt. Die offizielle Sekunde wurde so an die astronomische Zeit angepasst, dass sie der Tageslänge um das Jahr 1820 entspricht. Um 2008 war ein durchschnittlicher Tag etwa 2,5 Millisekunden länger. Über ein Jahr summiert sich das auf ungefähr eine Sekunde.

Deshalb haben die Uhren der Welt seit 1972 insgesamt 27 Schaltsekunden eingefügt, alles zusätzliche Sekunden, die letzte Ende 2016. Doch in den letzten Jahren dreht sich die Erde wieder etwas schneller. Eine Analyse bringt das mit dem flüssigen äußeren Kern in Verbindung, der sich verlangsamt und seinen Drehimpuls an den Rest des Planeten abgibt. Damit kam eine Möglichkeit auf, mit der noch nie jemand zu tun hatte: eine negative Schaltsekunde, bei der eine Sekunde weggenommen wird.

Schmelzendes Eis in Grönland und der Antarktis hat diesen Moment hinausgeschoben. Das heutige Schmelzwasser verteilt sich Richtung Äquator und bremst die Erde, und eine Studie von 2024 schätzte, dass sich der Bedarf an einer negativen Schaltsekunde dadurch um etwa drei Jahre verschiebt, auf 2029. Im Oktober 2026 beschloss die Generalkonferenz für Maß und Gewicht, dass die Uhren der Welt ab Mai 2027 ohne Schaltsekunden laufen, sodass Atomzeit und Erdrotation bis zu einer Stunde auseinanderdriften dürfen. Die Gezeiten bestimmen den langfristigen Trend, während der Kern und das schmelzende Eis ihn von Jahrzehnt zu Jahrzehnt schwanken lassen.

Spiegel auf dem Mond

Die ersten Versuche zielten auf den nackten Mond. 1962 schossen Forscher am MIT einen gepulsten Laser auf die nackte Mondoberfläche und fingen ein schwaches Echo auf. Ein Jahr später taten sowjetische Wissenschaftler dasselbe und zielten auf einen Krater, doch ihre Entfernungsangabe war noch um mehr als hundert Kilometer unsicher. Sie brauchten ein besseres Ziel.

Am 21. Juli 1969 stellten die Astronauten von Apollo 11 auf dem Mond eine Platte mit hundert kleinen gläsernen Tripelprismen auf. Innerhalb seines Arbeitswinkelbereichs schickt ein Tripelprisma Licht genau dorthin zurück, woher es kam. Elf Tage später, am 1.

August, traf ein Team am Lick-Observatorium in Kalifornien die Platte mit einem Rubinlaser und maß die Laufzeit des Echos. Das Licht braucht für Hin- und Rückweg etwa zweieinhalb Sekunden. Apollo 14 brachte eine zweite Platte, Apollo 15 eine größere mit dreihundert Prismen, und zwei sowjetische Rover, Lunochod 1 und 2, trugen in Frankreich gebaute Reflektoren. Zusammen werden diese fünf Reflektoren seit mehr als fünfzig Jahren von Observatorien in den USA, Frankreich, Italien, Deutschland und China gemessen.

Einzelne Photonen einfangen

Einen Spiegel auf dem Mond zu treffen, ist nicht das Schwierige. Das Licht zurückzubekommen schon. Ein einziger Laserpuls enthält etwa dreihunderttausend Billionen Photonen. Wenn er den Mond erreicht, hat sich der Strahl auf etwa zwei Kilometer Breite aufgeweitet, sodass nur ein winziger Bruchteil auf den Reflektor fällt.

Das zurückkehrende Licht verteilt sich wieder über viele Kilometer der Erdoberfläche. Nur etwa eines von einer Trillion ausgesandter Photonen gelangt zurück ins Teleskop. An der Station Apache Point in New Mexico, betrieben von einem Projekt namens APOLLO, lieferte die beste Messreihe etwa drei Photonen pro Puls. In den meisten Nächten und an den meisten Stationen sind es weit weniger.

Jedes zurückkehrende Photon wird auf etwa hundert Billionstel Sekunde genau erfasst. Ein Millimeter Entfernung entspricht etwa sieben Billionstel Sekunde Laufzeit hin und zurück. Deshalb werden Tausende Photonen, die über viele Minuten gesammelt werden, zu einer einzigen Messung zusammengefasst. Die Luft fügt eine Verzögerung von etwa zwei Metern hinzu, die Schwerkraft der Sonne noch mehr, und beides muss korrigiert werden.

Auch die Spiegel altern. Ihr Signal ist etwa zehnmal schwächer, als es sein sollte, offenbar weil sich Mondstaub auf etwa der Hälfte ihrer Oberfläche abgelagert hat. Um Vollmond herum sinkt es nochmals auf etwa ein Zehntel, wenn dieser Staub Sonnenlicht aufnimmt und das Glas ungleichmäßig erwärmt. Während einer Mondfinsternis, wenn die Reflektoren in den Schatten geraten, erholt sich das Signal innerhalb von etwa fünfzehn Minuten.

Der verschollene Spiegel

Ein Reflektor war fast vierzig Jahre lang verschollen. Lunochod 1 landete 1970, und sowjetische Wissenschaftler maßen ihn kurz an, bevor 1971 der Kontakt zum Rover abbrach. Seine genaue Position wurde nie breit bekannt gemacht, und niemand konnte ihn wiederfinden. Im März 2010 fotografierte der Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA den Rover.

Einen Monat später, am 22. April, zielte das Team von Apache Point auf die neuen Koordinaten und empfing beim ersten Versuch etwa zweitausend Photonen. Der Rover stand etwa fünf Kilometer von dem Ort entfernt, an dem man ihn vermutet hatte. Und im März 2025 setzte ein kommerzieller Lander namens Blue Ghost einen neuen Reflektor ab, der an der University of Maryland entwickelt wurde.

Er nutzt ein einziges großes Prisma statt einer Platte aus vielen kleinen, sodass das Echo auch dann scharf bleibt, wenn der Mond geneigt ist. Das ist der Spiegel, den die Station in Frankreich am Tag nach der Landung vermaß. Von einer Unsicherheit von hundert Kilometern oder mehr im Jahr 1963 zu einer vorläufigen statistischen Unsicherheit von unter einem Millimeter. Dieselben Daten prüfen auch andere Ideen.

Würde sich die Stärke der Schwerkraft selbst langsam ändern, könnte die Mondbahn allein deshalb wachsen. Die Laserentfernungsmessung begrenzt eine solche Änderung auf weniger als ein Billionstel pro Jahr. Das könnte höchstens etwa ein Prozent des Rückzugs des Mondes erklären. Die gemessene Drift des Mondes stimmt mit dem überein, was Satellitenkarten der Meeresgezeiten vorhersagen.

Der beste heutige Wert liegt bei 38,3 Millimetern pro Jahr. Seit Apollo 11 im Jahr 1969 seinen Spiegel zurückließ, hat sich der Mond um etwa zwei Meter weiter entfernt.

Der Gezeitenwulst, den es nicht gibt

Wie also schieben die Gezeiten den Mond fort? Das übliche Bild zeigt, wie der Mond die Ozeane der Erde zu zwei Gezeitenwülsten zieht, einer dem Mond zugewandt und einer auf der gegenüberliegenden Seite. Die Erde dreht sich schneller, als der Mond sie umkreist, sodass die Drehung die Wülste etwas vor dem Mond herträgt. Der vorauseilende Wulst zieht den Mond auf seiner Bahn nach vorn, und dieser zusätzliche Zug hebt ihn auf eine größere Umlaufbahn.

Gleichzeitig zieht der Mond den Wulst zurück und bremst die Erddrehung. Drehimpuls geht von der Erddrehung auf die Mondbahn über, und die Summe bleibt gleich. Diese Erklärung liefert das richtige Ergebnis, aber das Bild ist irreführend. Echte Ozeane haben keine zwei Wülste.

Um mit dem Mond Schritt zu halten, müsste ein Wulst am Äquator mit etwa 450 Metern pro Sekunde um den Planeten laufen. Die Gezeit bewegt sich als sehr lange Welle, und in einem vier Kilometer tiefen Ozean kommt diese Welle nur auf etwa 200 Meter pro Sekunde. Das Wasser kommt nicht hinterher. Stattdessen bilden die Gezeiten in jedem Ozeanbecken komplexe Wellenmuster, die oft um Punkte kreisen, an denen das Wasser kaum steigt oder fällt.

Der Mond spürt diese Wellen nicht einzeln. Er spürt ihren gemeinsamen Zug, gemittelt über den ganzen Planeten. Dieser gemeinsame Zug ist der effektive Gezeitenwulst, und er liegt leicht vor dem Mond. Weil er aus echten Wellen in echten Becken besteht, hängt er von Größe und Form der Ozeane ab.

Ändert man die Küstenlinien, ändert man die Bremse.

Wohin die Energie geht

Einen Planeten abzubremsen setzt viel Energie frei. Ausgehend von den Lasermessungen lässt sich berechnen, dass die Mondgezeiten der Erddrehung etwa 3,3 Terawatt Energie entziehen. Nur etwa 0,12 Terawatt, rund vier Prozent, heben den Mond tatsächlich auf eine höhere Bahn. Der Rest wird zu Turbulenz und Wärme.

Rechnet man die schwächeren Sonnengezeiten hinzu, verliert die Erde etwa 3,7 Terawatt durch Gezeitenreibung. Die Ozeanografen Walter Munk und Carl Wunsch verglichen das mit der damaligen gesamten Stromerzeugungskapazität der Welt. Fast diese ganze Energie verschwindet in den Ozeanen, nur ein kleiner Teil im festen Gestein des Planeten. Der Rückzug des Mondes ist also ein Nebeneffekt.

Das meiste, was die Gezeiten der Erddrehung nehmen, wird dafür verbraucht, das Meer umzurühren.

Das fehlende Terawatt

Den größten Teil des 20. Jahrhunderts glaubten Forscher zu wissen, wo das geschieht. 1919 schätzte der Physiker G. I.

Taylor die Gezeitenreibung in der Irischen See ab, und es setzte sich die Vorstellung durch, dass Gezeiten ihre Energie verlieren, indem sie über flachen Meeresboden schrammen. Doch als man die Zahlen addierte, reichten sie nicht aus. Allein die Hauptmondgezeit musste etwa 2,4 Terawatt verlieren. Flachmeere schienen das nicht vollständig erklären zu können.

Die Antwort kam aus dem All. Der Satellit TOPEX/Poseidon maß jahrelang die Höhe der Meeresoberfläche rund um den Globus, genau genug, um die Gezeiten zu kartieren. Im Jahr 2000 nutzten Gary Egbert und Richard Ray diese Daten und zeigten, dass Flachmeere nur etwa 1,6 bis 1,8 Terawatt der Hauptmondgezeiten aufnehmen und wo der Rest verloren geht. Etwa ein Terawatt, alle Gezeiten zusammengerechnet, geht in der Tiefsee verloren, über mittelozeanischen Rücken, Seebergen und Inselketten.

Wenn die Gezeit über rauen Meeresboden strömt, löst sie Wellen im Inneren des Ozeans aus, zwischen Schichten kälteren und wärmeren Wassers, und diese Wellen brechen und durchmischen das Tiefenwasser. Diese Durchmischung ist wichtig. Kaltes Wasser, das nahe den Polen absinkt, strömt ständig in die Tiefsee, und ohne wärmeres Wasser, das von oben hinuntergemischt wird, würde sich die Tiefsee innerhalb weniger tausend Jahre mit diesem kalten Wasser füllen. Um sie durchmischt zu halten, braucht es etwa zwei Terawatt, und die Forscher schätzten, dass die Gezeiten etwa die Hälfte davon liefern könnten.

Die Flachmeere bleiben trotzdem wichtig. Zu den Orten, an denen am meisten Gezeitenenergie verloren geht, gehören die Hudson Bay, die europäischen Schelfmeere, Nordwestaustralien, der patagonische Schelf sowie das Gelbe Meer und das Ostchinesische Meer. Die Reibung, die den Mond fortschiebt, der länger werdende Tag und die Durchmischung der Tiefsee sind Teile desselben Energieflusses.

Kalender aus Stein

Wenn die Gezeiten die Erde seit Milliarden Jahren bremsen, müssten die Tage früher kürzer gewesen sein. 1963 untersuchte der Paläontologe John Wells fossile Korallen. Manche Korallen bilden jeden Tag eine feine Wachstumsrippe, und die Rippen bündeln sich zu Jahresbändern. Bei lebenden Korallen zählte er etwa 360 Rippen im Zuwachs eines Jahres, nahe an der Zahl der Tage im Jahr.

Bei etwa 380 Millionen Jahre alten Korallen aus dem Devon zählte er zwischen 385 und 410, meist etwa 400. Das Jahr selbst, der Umlauf der Erde um die Sonne, hat sich kaum verändert. Wenn ein Jahr also etwa 400 Tage hatte, war jeder Tag kürzer, eher 22 Stunden. 2020 untersuchte ein Team eine einzelne fossile Schale eines Rudisten, einer ausgestorbenen Muschelart, die vor etwa 70 Millionen Jahren im heutigen Oman lebte.

Mit einem Laser tasteten sie die Schale Schicht für Schicht ab und fanden 372 Tagesschichten pro Jahr, was einen Tag von etwa dreiundzwanzigeinhalb Stunden bedeutet. Auch Gezeiten hinterlassen Aufzeichnungen. In Südaustralien bewahren etwa 620 Millionen Jahre alte Gesteine Schichten, die von Gezeiten in einem geschützten Gezeitendelta abgelagert wurden. Starke Gezeiten um Neu- und Vollmond hinterließen dicke Schichten, schwache Gezeiten dazwischen dünne, insgesamt etwa 60 Jahre Gezeiten ohne Unterbrechung.

Aus diesen Schichten errechnete der Geologe George Williams etwa 13 Monate und 400 Tage pro Jahr und einen Tag von etwa 22 Stunden. Doch Fossilien und Gezeitenschichten lassen sich nur schwer genau lesen. Rippen können fehlen, und dasselbe Gestein lässt sich auf mehr als eine Weise zählen. Ein anderes Team, das dieselben südaustralischen Schichten analysierte, kam auf eine deutlich andere Entfernung des Mondes.

Die Richtung ist klar, aber die Zahlen brauchen einen besseren Maßstab.

Der Mond in den Rhythmen des Klimas

Dieser Maßstab erwies sich als das Klima. Die Erdachse taumelt langsam wie ein Kreisel, und dieses Taumeln verschiebt die Jahreszeiten in einem Zyklus, der heute etwa zwanzigtausend Jahre dauert. Diese Zyklen hinterlassen Streifen in Sedimenten, während das Klima zwischen feuchter und trockener, wärmer und kühler schwankt. Das Taumeln entsteht, weil Sonne und Mond am gewölbten Äquator der Erde ziehen.

Als der Mond näher war und sich die Erde schneller drehte, war das Taumeln schneller, und die Streifen lagen dichter beieinander. Ein anderer Zyklus, heute etwa 405.000 Jahre lang und hauptsächlich von Venus und Jupiter bestimmt, dient als Maßstab, unter der Annahme, dass er so weit zurück stabil blieb. 2018 wandten Stephen Meyers und Alberto Malinverno das auf etwa 1,4 Milliarden Jahre alte Gesteine in Nordchina an. Der Klimazyklus des Taumelns dauerte dort nur etwa 12.000 bis 14.000 Jahre.

Damit war der Mond etwa 341.000 Kilometer entfernt, und der Tag dauerte etwa 18 Stunden und 40 Minuten. 2022 ging ein Team unter der Leitung von Margriet Lantink noch weiter zurück, zu eisenreichen Gesteinen in Westaustralien, die vor 2,46 Milliarden Jahren entstanden. Damals war der Mond etwa 321.800 Kilometer entfernt, und ein Tag dauerte etwa 17 Stunden. Die Entfernung des Mondes ist in den Rhythmus des urzeitlichen Klimas eingeschrieben.

Das 1,5-Milliarden-Jahre-Problem

Und diese Gesteine legen ein Problem offen, das Forscher seit Jahrzehnten beschäftigt hatte. Beim heutigen Tempo, 3,8 Zentimeter pro Jahr, hätte der Mond etwa zehn Milliarden Jahre gebraucht, um von direkt neben der Erde bis hierher zu driften. Das klingt nach reichlich Zeit. Aber die Gezeitenkräfte werden viel stärker, je näher der Mond ist.

Rechnet man die heutige Gezeitenreibung unter Berücksichtigung dessen zurück, würde der Mond erst vor etwa anderthalb Milliarden Jahren praktisch die Erde berührt haben. Doch der Mond ist rund viereinhalb Milliarden Jahre alt, und Gesteine, die älter als drei Milliarden Jahre sind, zeigen bereits Gezeiten. Während des größten Teils der Erdgeschichte muss sich der Mond also langsamer entfernt haben als heute. Das Gestein aus Westaustralien bestätigt das.

Um in 2,46 Milliarden Jahren von 321.800 Kilometern auf die heutige Entfernung zu kommen, brauchte der Mond im Schnitt nur etwa 2,5 Zentimeter pro Jahr. Warum geht es heute so viel schneller?

Der Rhythmus des Ozeans

Denken Sie an ein Kind auf einer Schaukel. Stößt man zufällig an, passiert nicht viel. Stößt man im Takt der Schaukel an, addiert sich jeder Stoß. Auch Gewässer haben ihren eigenen natürlichen Rhythmus.

Wasser schwappt in einem Becken hin und her, in einem Tempo, das von dessen Größe und Tiefe abhängt. In der kanadischen Bay of Fundy und dem angrenzenden Golf von Maine liegt dieser natürliche Rhythmus, etwa dreizehn Stunden, nahe am Rhythmus der Mondgezeit, etwas über zwölf Stunden. Deshalb schaukelt sich die Gezeit dort auf, und der Unterschied zwischen Hoch- und Niedrigwasser kann rund 16 Meter erreichen. Dasselbe geschieht im Maßstab eines ganzen Ozeans.

Der heutige Atlantik ist nahe an der Resonanz: Sein natürlicher Rhythmus ist fast im Gleichtakt mit dieser zweimal täglichen Gezeit. Ozeanbecken öffnen und schließen sich, während die Kontinente driften, und Simulationen der Gezeiten deuten darauf hin, dass ein sich weitender Ozean dieser Resonanz nahekommt, wenn er etwa 140 bis 180 Millionen Jahre alt ist. Das ist ungefähr das Alter des heutigen Atlantiks. Dieselben Forscher schätzen, dass solche Phasen starker Gezeiten ein- bis fünfmal pro Superkontinentzyklus auftreten und jeweils nicht länger als etwa zwanzig Millionen Jahre dauern.

Nach ihrer groben Schätzung machen sie zusammen etwa neun Prozent der Erdgeschichte aus. Wir leben zufällig in einer davon.

Ein Mond, der sich in Schüben entfernt

2022 baute eine Gruppe in Paris unter der Leitung von Mohammad Farhat und Jacques Laskar ein physikalisches Modell der Erdgezeiten im Lauf der Zeit. Sie stellten nur zwei Parameter des Modells ein, passend zum heute gemessenen Rückzug und zum Alter des Mondes. An keines der uralten Gesteine wurde es angepasst. Trotzdem stimmten seine Vorhersagen eng mit den Gesteinsmessungen von vor 1,4 und 2,46 Milliarden Jahren überein.

In diesem Modell entfernt sich der Mond nicht gleichmäßig. Meistens sind die Ozeane weit von der Resonanz entfernt, und der Mond kriecht nach außen. Hin und wieder, wenn sich die Gezeiten und die Reaktion der Ozeane verändern, durchläuft das System eine Resonanz, die Bremse greift hart zu, und der Mond wird schnell nach außen gedrängt. Das Modell findet allein in den letzten 700 Millionen Jahren zwei solche Episoden.

Es wäre also falsch zu sagen, der Mond entferne sich schneller als je zuvor. Es gab schon früher solche Schübe, und direkt nach seiner Entstehung entfernte sich der Mond weit schneller. Doch verglichen mit dem größten Teil seiner Geschichte ist das heutige Tempo ungewöhnlich hoch.

Eiszeiten und schmelzendes Eis

Wenn die Form der Ozeane zählt, dann auch ihre Tiefe. Während der letzten Eiszeit war so viel Wasser im Eis gebunden, dass der Meeresspiegel etwa hundert Meter tiefer lag. Weite flache Schelfe fielen trocken, und die Gezeit im Atlantik wurde viel stärker. Ein Modell der Hauptmondgezeit ergab, dass der Energieverlust der Gezeiten um etwa die Hälfte stieg und sich in der Tiefsee fast verdreifachte.

Der Mond wurde während der Eiszeit wahrscheinlich schneller fortgeschoben als heute. Heute verändert schmelzendes Eis die Ozeane erneut. Eine Studie schätzt, dass Veränderungen des Meeresspiegels und der Schichtung des Meerwassers die Rückzugsrate des Mondes seit 1900 um etwa einen Millimeter pro Jahr erhöht haben. Dieser Wert stammt aus Modellen und historischen Aufzeichnungen, nicht direkt aus den Laserdaten.

Und es ist ein anderer Effekt als der, der die Schaltsekunden hinauszögert. Wasser, das sich zum Äquator bewegt, verlängert den Tag, ohne etwas an den Mond weiterzugeben. In dieser Schätzung ist es die veränderte Gezeitenreibung, die dem Mond den zusätzlichen Schub gibt.

Blieb der Tag bei 19 Stunden stehen?

Nicht alles an dieser Geschichte ist geklärt. 2023 schlugen zwei Forschungsgruppen vor, dass der Tag ab etwa zwei Milliarden Jahren vor heute über eine Milliarde Jahre lang nicht länger wurde und bei rund 19 Stunden blieb. Ihre Erklärung ist eine zweite Art von Gezeit, in der Luft. Sonnenlicht heizt die Atmosphäre jeden Tag auf, und diese Erwärmung erzeugt eine Gezeit in der Luft, die die Erddrehung leicht vorantreibt.

Wenn die Luft im richtigen Moment in Resonanz geschwungen hätte, hätte dieser Schub die Bremse des Mondes ausgleichen können. Eine der Gruppen errechnete, dass der heutige Tag ohne diese Pause länger als 65 Stunden wäre. Doch ihr Modell benötigte mittlere Oberflächentemperaturen von etwa 40 bis 55 Grad Celsius, was die Autoren selbst als unangenehm hoch bezeichneten. Andere Forscher, darunter die Pariser Gruppe, widersprechen.

Sie argumentieren, dass der Stillstand auf alten und wackeligen Fossildaten beruht, und ihr eigenes Modell der Luftgezeit legt nahe, dass die Resonanz bei Temperaturen wie heute viel später kam und zu schwach war. Der klarste Test wären weitere Klimarhythmen aus Gesteinen, die zwischen einer und zwei Milliarden Jahre alt sind. Vorerst ist das eine offene Frage.

Ein Mond so groß wie eine Faust

Zurück zum Anfang. Die führende Erklärung für die Entstehung des Mondes ist ein gewaltiger Einschlag. Früh in der Erdgeschichte traf ein Körper, vielleicht so groß wie der Mars, den jungen Planeten, und Trümmer, die in eine Umlaufbahn geschleudert wurden, sammelten sich zum Mond. Simulationen deuten darauf hin, dass sich die Trümmer in weniger als einem Jahr zum Mond sammelten, nur etwa drei bis fünf Erdradien vom Erdmittelpunkt entfernt.

Heute ist er etwa sechzig Erdradien entfernt. Aus dieser Entfernung hätte der junge Mond etwa sechzehn- bis siebenunddreißigmal breiter ausgesehen als heute. Er hätte etwa so breit gewirkt wie ein oder zwei Fäuste am ausgestreckten Arm. Würde man den gesamten Drehimpuls des Erde-Mond-Systems zurück in die Erde stecken, dauerte ein Tag etwa vier Stunden, und manche Modelle deuten darauf hin, dass sich die junge Erde sogar noch schneller drehte.

Seitdem überträgt die Gezeitenreibung Drehimpuls von der Erde auf den Mond, und heute geschieht das hauptsächlich über die Ozeane.

Die letzte totale Sonnenfinsternis

Wie geht es weiter? Würde sich der Mond weiter im heutigen Tempo entfernen, würde er irgendwann zu klein erscheinen, um die Sonne vollständig zu bedecken. Nach einer bekannten Schätzung des Astronomen Jean Meeus werden totale Sonnenfinsternisse in etwa 620 Millionen Jahren allmählich seltener und hören in etwa 1,2 Milliarden Jahren ganz auf. Diese Daten hängen davon ab, wie schnell sich der Mond tatsächlich entfernt, und der Atlantik bleibt nicht ewig in Resonanz.

Der Mond stabilisiert auch die Neigung der Erdachse. Berechnungen deuten darauf hin, dass die Achsneigung der Erde, während sich der Mond entfernt und die Erde langsamer wird, irgendwann in 1,5 bis 4,5 Milliarden Jahren instabil werden könnte. Lehrbücher beschreiben auch einen Endpunkt. Wenn nichts anderes dazwischenkäme, würde die Erde langsamer werden, bis ihr Tag der Umlaufzeit des Mondes entspricht, etwa 47 heutigen Tagen, mit dem Mond in etwa 550.000 Kilometern Entfernung.

Der Mond würde uns nicht verlassen, denn das liegt noch deutlich innerhalb des Bereichs, in dem die Schwerkraft der Erde ihn hält. Aber die Erde wird wahrscheinlich nie dort ankommen. Die Sonne wird langsam heller, um etwa ein Prozent alle 110 Millionen Jahre. In rund einer Milliarde Jahren dürfte sie hell genug sein, dass die Ozeane zu verdunsten beginnen.

Und den größten Teil der Bremse für die Erddrehung bilden die Ozeane. Ohne sie würde sich der Rückzug des Mondes wahrscheinlich drastisch verlangsamen. Das Ende der totalen Finsternisse und der Beginn des Verlusts der Ozeane könnten beide in rund einer Milliarde Jahren kommen.

Die Messung geht weiter

Im April 2026 flogen die vier Astronauten von Artemis II um den Mond, die ersten Menschen seit mehr als einem halben Jahrhundert, die dorthin reisten. Auf der Oberfläche sind die alten Apollo-Spiegel noch in Gebrauch, und neue sind für künftige Lander geplant. Jede Nacht, in der eine Station ein paar Photonen vom Mond zurückfängt, trägt sie ein wenig mehr zu einer Aufzeichnung bei, die mit Tontafeln in Babylon begann. Der Mond entfernt sich von der Erde um etwa 3,8 Zentimeter pro Jahr.

Diese Zahl kommt von den Ozeanen: ihrer Größe, ihrer Tiefe und der Form der Küsten, die sie umschließen. Und wenn der Atlantik aus dem Takt mit der Gezeit gerät, wie es Ozeanbecken immer tun, wird sich diese Zahl wieder ändern.