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Graphit auf dem Mond entdeckt

Mondproben der Apollo 17 enthalten durch Meteoriteneinschlag gebildete Kohlenstoff-Form

Raman-Spektroskopie einer Mondprobe. Gelb: Graphit-"Whisker" © Andrew Steele, Carnegie Institution

Auf den Mond gibt es Kohlenstoff in Form von Graphit, der in der Frühzeit des Sonnensystems durch Meteoriteneinschläge dort deponiert worden ist. Das zeigen jetzt in „Science“ veröffentlichte Analysen von Mondgestein-Proben der Apollo 17 Mission. Das in der seltenen „Whisker“-Form vorliegende Graphit gibt wertvolle Einblicke in die Ereignisse auch auf der jungen Erde vor rund 3,8 Milliarden Jahren, da es nicht durch spätere Prozesse umgeformt und verändert worden sind.

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Schon früher hatten Messungen winzige Spuren von Kohlenstoff in Form von Graphit auf der Mondoberfläche entdeckt. Bisher ging man jedoch davon aus, dass die weiche, bei uns beispielsweise in Bleistiftminen eingesetzte Kohlenstoffform durch den Sonnenwind im Laufe der Milliarden Jahre dort deponiert worden war. Doch eine neue Analyse von Mondgestein-Proben hat nun ein überraschend anderes Ergebnis gebracht.

Proben aus dem „Meer der Heiterkeit“

Ein Forscherteam unter Leitung von Andrew Steele von der Carnegie Institution for Science analysierte Proben aus dem „Meer der Heiterkeit“ (Mare Serenitatis), die 1972 von Astronauten der Apollo 17 Mission zur Erde zurückgebracht worden waren. Das Meer der Heiterkeit gehört zu den großen, basaltgefüllten Becken auf der Mondoberfläche, die vermutlich in der Frühzeit des Monde durch Einschläge großer Meteoriten entstanden sind.

Für die Analyse nutzten die Forscher die Raman-Spektroskopie, eine Technik, bei der eine Materialprobe zerstörungsfrei mit Laserlicht bestrahlt wird. Die Materie interagiert mit dem Licht, streut es und verändert die Wellenlängen des zurückgestrahlten Spektrums spezifisch je nach Element, Temperatur, Kristallform und Orientierung. Dies erlaubt es, hochaufgelöste Informationen über die Zusammensetzung und Struktur von Materialien zu gewinnen.

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Graphit-„Whisker“ sorgen für Überraschung

In den Proben des Mondgesteins entdeckten die Wissenschaftler mit Hilfe dieser Methode überraschenderweise Graphit in einer sehr seltenen Form, den so genannten „Whiskern“ (englisch für Schnurrbarthaare). Diese gerollte Konformation von wenigen Mikrometern Durchmesser und bis zu zehn Mikrometern Länge bildet sich typischerweise unter sehr hohen Temperaturen zwischen rund 1.000 und 3.600 Grad Celsius.

Unter anderem deshalb schließen die Forscher auch aus, dass es sich bei dem Graphit in der Mondprobe um nachträgliche Kontamination handeln könnte. Auch eine Herkunft des Kohlenstoffs aus dem Sonnenwind, wie bisher lange angenommen, kommt nicht in Frage, denn die gefundenen Graphit-Whisker sind dafür zu groß. Zwar stellten die Wissenschaftler in den Proben fast überall Kontaminationen fest, das Graphit wurde jedoch in einem deutlich abgegrenzten, schwärzlich verfärbten Bereich der Proben entdeckt, der nicht kontaminiert war.

Entstanden durch urzeitlichen Meteoriteneinschlag

Nach Ansicht der Forscher stammt der Kohlenstoff höchstwahrscheinlich aus dem Einschlag eines Meteoriten – denn dabei würden genau die Bedingungen erzeugt, die zur Whiskerbildung führen. Da es zudem im Impakt-Becken des Mare Serenitatis gefunden wurde, liegt der Schluss nahe, dass es vor rund 3,8 Milliarden Jahren gleichzeitig mit dem Mare entstand. „Wir glauben, dass der Kohlenstoff, den wir nachgewiesen haben, entweder von dem Objekt stammt, das das Impaktbecken verursachte oder aber er kondensierte aus dem Kohlenstoffreichen Gas, das während des Einschlags freigesetzt wurde“, konstatiert Francis McCubbin, Planetenforscher der Carnegie Institution.

Einblick auch in Frühzeit der Erde

Dieses Ergebnis ist nicht nur für die Mondforschung ein wichtiger Hinweis, es eröffnet auch einen neuen Einblick in die Vorgänge in der Frühzeit der Erde. „Material, das auf die frühe Erde fiel, landete auch auf dem Mond, denn die beiden Himmelskörper teilen sich im Prinzip die gleiche Schwerkaftsenke”, erklärt Marc Fries, Planetenforscher am Jet Propulsion Laboratory der NASA. „Diese Probe ist wie ein unberührtes Blatt aus der Vergangenheit der Erde, aus der Zeit, bevor Plattentektonik und andere Kräfte die irdische Geschichte dieses alten Kohlenstoffmaterials auslöschten.“

Kohlenstoff ist entscheidender Bestandteil aller organischen Verbindungen und damit auch die Voraussetzung für die Entstehung von wichtigen Lebensbausteinen. „Das Sonnensystem vor 3,9 Milliarden Jahren war chaotisch, mit unzähligen kollidierenden Objekten“, erklärt Steele. „Flüchtige Stoffe wie Wasser und Elemente wie Kohlenstoff wurden durch die Hitze und den Schock verdampft. Diese Materialien waren entscheidend für die Entstehung von Leben auf der Erde.“

(NASA/JPL, 02.07.2010 – NPO)

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