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Astronomie+Physik

Der Mond: Katastrophale Geburt belegt

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Credit: Thinkstock
Wie die Mutter mit dem Kinde, zieht die Erde ihre Bahn gemeinsam mit dem Mond um die Sonne – der Erdtrabant gehört wie selbstverständlich zu unserer kosmischen Heimat. Doch wie ist er entstanden? Diese fundamentale Frage ist noch immer nicht abschließend geklärt. Die bislang plausibelste Erklärung bietet die sogenannte Kollisionstheorie. Ihr zufolge entstand der Mond vor etwa 4,5 Milliarden Jahren durch den Zusammenstoß der Protoerde mit einem planetengroßen Himmelskörper namens Theia. Den entsprechenden Kollisions-Modellen zufolge sollte der Mond zu etwa 70 Prozent aus Theia-Material bestehen. Bisherige Untersuchungen konnten dies aber nicht bestätigen. Doch nun belegen neue Analysen deutscher Forscher: Der Mond trägt die Signatur Theias in der Form charakteristischer Sauerstoffisotope.

Die Kollisionstheorie hatte bisher einen Schönheitsfehler: Vergleiche von Gesteinsproben hatten Erde und Mond eine sehr ähnliche Zusammensetzung attestiert, die nicht zu dem katastrophalen Entstehungsmodell des Mondes zu passen schien. Das Problem: Wenn der Mond tatsächlich überwiegend aus Theia-Material besteht, müsste sich dies in seiner Isotopenzusammensetzung widerspiegeln. Wie die anderen Himmelskörper im Sonnensystem sollten Erde und Theia vor der Kollision eine individuelle Isotopenzusammensetzung besessen haben. Doch bisherige Untersuchungen zeigten keine entsprechende Theia-Signatur des Mond-Materials.

Die Forscher um Daniel Herwartz von der Universität Köln haben nun Proben von Mondgestein untersucht, die bisher noch weitgehend unangetastet geblieben sind. Sie wurden ihnen von der amerikanischen Weltraumbehörde NASA zur Verfügung gestellt. Sie stammen von den Apollolandungen auf dem Mond. Im Gegensatz zu anderen Proben ist dieses Material kaum verwittert und damit besonders aussagekräftig, so die Forscher. Sie analysierten es außerdem mit neuen und besonders empfindlichen Untersuchungsmethoden.

Der Isotopen-Signatur Theias auf der Spur

Herwartz und seine Kollegen konzentrierten sich bei ihren Analysen auf die Menge bestimmter Sauerstoffistope in den Proben. Bei Isotopen handelt es sich um verschiedene Versionen eines Elements, die zwar die gleiche Protonenzahl, aber unterschiedliche Neutronenzahlen besitzen. Den Forschern zufolge eignen sich Sauerstoffistope zur Unterscheidung von kosmischem Material besonders gut, weil ihre Zusammensetzung von Himmelskörper zu Himmelskörper besonders stark variiert.

Die Untersuchung der Mondproben ergab eine eindeutig andere Komposition der Sauerstoffisotope im Vergleich zum Erdmaterial. „Die Unterschiede sind gering und schwer festzustellen – aber es gibt sie“, resümiert Herwartz. Dem Wissenschaftler zufolge bedeutet das: „Vor allem können wir nun recht sicher sein, dass die gigantische Kollision wirklich stattgefunden hat und außerdem haben wir nun Hinweise über die geochemischen Eigenschaften Theias“, so Herwartz. „Unser nächstes Ziel ist es  herauszufinden, wie viel Theia tatsächlich im Mond steckt“. Die bisherigen Daten deuten darauf hin, dass der Mond halb aus Erd- und halb aus Theia-Material bestehen könnte. Diese Vermutung wollen die Forscher nun allerdings erst durch weitere Analyse-Daten untermauern.

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Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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