Neue Messungen stellen gängige Lehrmeinung zur Mondentstehung in Frage Mondgestein kam einst von der Erde - scinexx | Das Wissensmagazin
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Neue Messungen stellen gängige Lehrmeinung zur Mondentstehung in Frage

Mondgestein kam einst von der Erde

Enge Verwandte: Diese Ansicht der über dem Mondhorizont aufsteigenden Erde fotografierten Astronauten der Apollo 8 - Mission aus dem Mondorbit bei ihrer vierten Umkreisung des Erdtrabanten. © NASA / Manned Spacecraft Center

Entgegen bisherigen Annahmen besteht der Mond größtenteils aus Erdgestein – einstigen Trümmerteilen unseres Planeten. Das zeigen Vergleichsanalysen eines internationalen Forscherteams. Die Isotopenverteilung des chemischen Elements Titan im Mondgestein ähnele dem der Erde bis auf wenige Millionstel Teile. Daher müsse das lunare Material vorwiegend aus dem Erdmantel stammen, berichten die Forscher im Fachmagazin „Nature Geoscience“. Dieses Ergebnis widerspricht allerdings der gängigen Lehrmeinung. Denn nach dieser soll der Mond zu großen Teilen aus den Trümmern des marsgroßen Planetenvorläufers Theia entstanden sein, der einst mit der jungen Erde kollidierte.

Nach dem Zusammenstoß von Erde und Theia vor rund 4,4 Milliarden Jahren bildete sich aus verdampften und glühenden Gesteinstrümmern eine rotierende Scheibe, aus der der Mond entstand. „Computermodelle ergaben bisher, dass mehr als 40 Prozent dieser Scheibe aus Material von Theia stammte“, schreiben Junjun Zhang von der University of Chicago und seine Kollegen. Die neuen Messungen widersprächen dem jedoch.

Schon früher haben Messungen gegeben, die gegen dieses gängige Szenario sprechen, wie die Forscher erklären. So habe man in Proben von Mond- und Erdgestein auch identische Verteilungen von Sauerstoffisotopen gefunden. Es sei aber bisher unklar gewesen, ob dies ein Einzelfall war oder ob es solche Ähnlichkeiten auch bei anderen Elementen gibt.

66 Gesteinsproben analysiert und verglichen

Für ihre Studie analysierten die Wissenschaftler die Isotopenverteilung des Elements Titan in 24 Mondgesteinsproben, 37 Meteoriten und fünf Gesteinsproben von der Erde. Sie verglichen dabei, wie häufig die Atomsorten Titan-50 und Titan-47 in diesen Proben vorkamen. „Die Mehrheit der lunaren Proben hatte Isotopenzusammensetzungen, die identisch mit denen der irdischen Proben waren“, berichten die Forscher. Die Spannbreite der Isotopenwerte habe auch ähnlich eng beieinander gelegen wie beim Erdgestein. Demgegenüber schwanke das Isotopenverhältnis bei den Meteoritenproben rund 150 Mal stärker.

Zahlreiche Alternativ-Szenarien denkbar

Die jetzt festgestellten Ähnlichkeiten zwischen Mond- und Erdgestein werfen ein neues Licht auf das Kollisions-Szenario, wie Forscher erklären. Es sei zwar denkbar, dass die Mehrheit des Mondmaterials nach dem Einschlag Theias von der Erde gekommen sei. Das aber widerspreche den Simulationen. Eine andere Möglichkeit wäre, dass Theia und die junge Erde zufällig genau die gleichen Isotopenzusammensetzungen gehabt haben könnten. Das aber sei eher unwahrscheinlich, meinen die Forscher. Denn in der Anfangszeit des Sonnensystems habe es sehr unterschiedliche chemische Bedingungen und Materialien gegeben, wovon auch die Meteoritenproben heute noch zeugten.

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Der Erdmantel und die um sie rotierende Mondbildungs-Scheibe könnten nach der Kollision auch länger heiß geblieben sein als bisher angenommen. Dann wäre es theoretisch möglich, dass sich die Isotopenverteilung von Erdmantel und zukünftigem Mondmaterial anglichen. Theoretisch, so konstatieren die Forscher, könnte Theia aber auch ein großer Eisklumpen gewesen sein, der aus dem Randgebiet des Sonnensystems kam. Dieser hätte dann ein Stück der Erde abgeschlagen, ohne selbst Gesteinsstaub zum Mond beizutragen.

Welches dieser und weiterer Szenarien am besten die Diskrepanzen zwischen Modell und Messungen erklären könnte, müsse nun weiter untersucht werden, schreiben Zhang und seine Kollegen. „In jedem Falle schränken die Ergebnisse mögliche Theorien zur Entstehung des Mondes zukünftig stark ein und müssen berücksichtigt werden.“ (Nature Geoscience, 2012; doi:10.1038/ngeo1429)

(Nature Geoscience, 26.03.2012 – NPO)

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