Neues zur Entstehung des Mondes

Forscher finden Unterschiede bei Sauerstoff-Isotopen

Vor 4,5 Milliarden Jahren – in der Entstehungsphase unseres Sonnensystems – stieß ein etwa marsgroßer Planet mit der Ur-Erde zusammen. Aus den Trümmern des „Theia“ genannten Himmelskörpers sowie aus dem Mantel der Ur-Erde herausgerissener Materie entstand der Mond. So das Standard-Szenario der Astronomen zur Entstehung des Erdtrabanten. Doch die Geschichte besitzt einen kleinen Schönheitsfehler: Genaue Untersuchungen von Mondgestein, vor fünf Jahrzehnten von den Apollo-Astronauten zur Erde transportiert, zeigt nicht nur eine recht ähnliche chemische Zusammensetzung von Erde und Mond, sondern nahezu identische Isotopenverhältnisse bei dem Element Sauerstoff. Als Isotope bezeichnet man chemisch identische Stoffe mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen im Atomkern, also auch einem unterschiedlichen Atomgewicht.

„Die praktisch identische Zusammensetzung der Isotopen-Zusammensetzung bei Sauerstoff stellt eine Herausforderung für das Modell der Mondentstehung dar“, schreiben die drei Planetenforscher Erick Cano, Zachary Sharp und Charles Shearer von der University of New Mexico in den USA im Fachblatt „Nature Geoscience“. Zwar könne das Einschlag-Modell die chemische Ähnlichkeit zwischen beiden Körpern gut erklären. Die Gleichheit der Sauerstoff-Isotope erfordere jedoch entweder, dass sich bereits Theia und die Ur-Erde entsprechend ähnlich waren, oder dass nach der Kollision eine vollständige Durchmischung der Materie beider Körper stattfand. Beides sei jedoch extrem unwahrscheinlich.

Deshalb haben sich Cano, Sharp und Shearer erneut die Gesteinsproben der Apollo-Missionen vorgenommen und noch einmal genau hingeschaut. Und dabei stießen sie auf einen interessanten Zusammenhang: Die Isotopen-Verhältnisse von Sauerstoff sind im Mondgestein nicht konstant, sondern hängen von der Art des untersuchten Gesteins ab. Die Forscher erklären diese Korrelation mit der Entstehungsgeschichte der unterschiedlichen Gesteinsarten. Während der Entstehungsphase des Mondes war verdampftes Gestein isotopisch leichter als bereits als flüssiges Magma vorliegendes Gestein. Tiefer im Mantel des Erdtrabanden liegendes Gestein enthalte daher schwerere Isotope als später gebildete, äußere Gesteinsschichten. In der späteren Geschichte des Mondes haben dann Meteoriteneinschläge teilweise Gestein aus der Tiefe an die Oberfläche geworfen – wo dann schließlich die Proben unterschiedlicher Gesteinsarten von den Apollo-Astronauten eingesammelt wurden.

„Unsere Daten deuten darauf hin, dass tief aus dem lunaren Mantel stammende Gesteinsproben isotopisch schwerer sind als irdisches Gestein“, erläutern die Wissenschaftler in „Nature Geoscience“ weiter. „Die aus dem tiefen Mantel stammenden Proben sind demnach eher repräsentativ für den Einschlagkörper Theia.“ Die Ur-Erde und Theia besaßen also doch eine unterschiedliche Zusammensetzung und es ist keine vollständige Durchmischung nötig. Damit konnten Cano, Sharp und Shearer den Schönheitsfehler des Einschlag-Szenarios der Mondentstehung beseitigen. Mehr noch: Ihr Befund liefert zugleich einen Hinweis darauf, dass Theia ursprünglich weiter von der Sonne entfernt entstanden ist als die Ur-Erde.

Bildquelle: NASA

Autor: Rainer KayserE-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!