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Gesteine von Erde und Mond unterschiedlicher als bisher angenommen

| Autor / Redakteur: Stefan Parsch, dpa / Sebastian Gerstl

Der Mond ist treuer Begleiter der Erde. Wie er entstanden ist, ist bisher nicht abschließend geklärt. Forscher stützen nun mit neuen Messungen die derzeit gängigste Entstehungshypothese.

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Ein Lunabas ('lunarer Basalt') bzw. Olivinbasalt, Beispiel einer Mondgestein-Probe, die während der Apollo-15-Mondmission gesammelt wurde. Forscher haben nun festgestellt, dass sich Mond- und Erd-Gestein in ihrer Isotopenzusammensetzung stärker unterscheiden als bislang angenommen.
Ein Lunabas ('lunarer Basalt') bzw. Olivinbasalt, Beispiel einer Mondgestein-Probe, die während der Apollo-15-Mondmission gesammelt wurde. Forscher haben nun festgestellt, dass sich Mond- und Erd-Gestein in ihrer Isotopenzusammensetzung stärker unterscheiden als bislang angenommen.
(Bild: Lunar Olivine Basalt 15555 from Apollo 15 in National Museum of Natural History / Lunar Olivine Basalt 15555 from Apollo 15 in National Museum of Natural History / Wknight94 / CC BY-SA 3.0 / CC BY-SA 3.0 )

Die Gesteine von Mond und Erde unterscheiden sich in ihrer Isotopenzusammensetzung womöglich stärker als bisher angenommen. Forscher um Erick Cano von der University of New Mexico in Albuquerque (New Mexico, USA) maßen mit hoher Auflösung die Isotope Sauerstoff-17 und Sauerstoff-18 in Mond- und Erdgestein. Die Daten unterstützen die gängigste Theorie zur Entstehung des Erdmondes, der zufolge der Mond infolge des Zusammenstoßes eines Himmelskörpers mit der frühen Erde entstand. Die Studie ist im Fachjournal „Nature Geoscience“ erschienen.

Der Mond ist eine Besonderheit im Sonnensystem. Er ist im Vergleich zu seinem Mutterplaneten Erde sehr groß, hat einen verschwindend kleinen Metallkern und ist sehr arm an flüchtigen Elementen. In den 1970er-Jahren ist folgende Theorie entwickelt worden: In der Frühzeit des Sonnensystems stieß ein etwa marsgroßer Himmelskörper mit der jungen Erde zusammen. Dabei wurde heißes Gestein in den Weltraum geschleudert, aus dem sich dann der Mond bildete. Der eingeschlagene Proto-Planet wird „Theia“ genannt, nach der Mutter der Mondgöttin Selene in der griechischen Sage.

Proben von Mondgestein aus den Apollo-Missionen der Amerikaner schienen aber zu zeigen, dass die Oberflächengesteine des Mondes eine sehr ähnliche Sauerstoffisotopen-Zusammensetzung haben wie die der Erde. Das würde bedeuten, dass die Vorläufer von Mond und Erde eine identische Isotopen-Zusammensetzung hatten - was als unwahrscheinlich gilt - oder dass es nach dem Zusammenstoß zu einer intensiven Durchmischung der Sauerstoffisotope beider Himmelskörper kam. Letzteres Szenario ließ sich in Modellierungen nicht nachvollziehen.

Anteil von Sauerstoffisotopen signifikant unterschiedlich

Den Messungen von Cano und Kollegen zufolge sind einzelne Gesteine vom Mond in ihrem Anteil der stabilen Isotope Sauerstoff-17 und -18 nun doch erkennbar voneinander verschieden. Zusätzlich seien die Variationen der Sauerstoff-17-Werte bei Mondgestein etwa dreimal so groß wie beim Erdgestein.

Die Forscher erklären dies so: Nach dem Aufprall ist der Proto-Mond von Silikatdampf umgeben gewesen. Der sich direkt nach dem Einschlag niederschlagende Dampf ist im Magmaozean des Mondes gut durchmischt worden, bevor eine Schichtung aufgrund der Schwerkraft eingetreten ist. Der Dampf, der sich erst nach der Schichtung mit dem Magmaozean verbunden hat, ist nicht mehr gut durchmischt worden und diese Verschiedenheit ist bis heute erhalten geblieben.

Bei grünem, glasartigem Gestein, das vermutlich aus tiefen Schichten des Mondes stammt, fanden die Forscher die höchsten Werte an Sauerstoff-17. Sie vermuten deshalb, dass das Tiefengestein des Mondes einen Isotopenwert hat, der näher an dem von Theia ist. Nach dem für Theia gefundenen Wert könnte der Proto-Planet weiter von der Sonne entfernt als die Erde entstanden sein

Andreas Pack von der Universität Göttingen beschäftigt sich seit vielen Jahren ebenfalls mit dieser Thematik. Er begrüßt, dass die Studie neue Aspekte in die Forschung einbringt. Allerdings wichen die gemessenen Daten zum Teil deutlich von den Werten in früheren Studien ab. „Diese Messungen sind sehr, sehr schwierig“, betont Pack. Er will deshalb nicht ausschließen, dass weitere Analysen zu anderen Ergebnissen kommen. Der Göttinger Professor ist jedoch zuversichtlich, dass Mondgesteinsproben von aktuellen und künftigen Mondmissionen Aufschluss zu diesen Fragen geben können.

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