So könnte der Mond entstanden sein

Der Mond fasziniert Menschen seit jeher. Doch erst zur Zeit von Galileo Galilei begannen Wissenschaftler, ihn richtig zu untersuchen. Im Laufe von Jahrhunderten stellten Forschende verschiedene Theorien ¨¹ber die Entstehung des Mondes auf.

Nun f¨¹gen Geochemiker:innen und Petrolog:innen der ETH Z¨¹rich der Entstehungsgeschichte des Mondes ein weiteres Puzzleteil hinzu. In einer Studie, die soeben in der Fachzeitschrift ?Science Advances? ver?ffentlicht wurde, zeigt das Forscherteam, dass der Mond die Edelgase Helium und Neon aus dem Erdmantel geerbt hat.

Die neuen Erkenntnisse beeinflussen die derzeit favorisierte ?Giant Impact?-Theorie, mit der Wissenschaftler die Mondentstehung erkl?ren. Diese Theorie geht davon aus, dass der Mond durch eine massive Kollision zwischen der fr¨¹hen Erde und einem anderen Himmelsk?rper entstanden ist. ?Unsere Entdeckung bedeutet, dass in der Giant-Impact-Theorie auch die Edelgase als Faktor einzubeziehen sind?, sagt Henner Busemann, Professor am Institut f¨¹r Geochemie und Petrologie der ETH Z¨¹rich.

?Aufregende Entdeckung?

F¨¹r diese Studie hat Busemanns Doktorandin Patrizia Will sechs Proben von Mondmeteoriten analysiert. Die Meteoriten wurden von der Nasa in der Antarktis gesammelt und der Forscherin f¨¹r ihre Untersuchungen zur Verf¨¹gung gestellt. Will bestimmte in diesen Meteoritenproben unter anderem den Gehalt der Edelgase Neon und Helium. Diese waren in einer viel gr?sseren Menge vorhanden als erwartet und nur im separierten Glas, was den Sonnenwind als Quelle f¨¹r die Edelgase ausschloss. Sie mussten also aus dem Innern des Mondes kommen und damit letzten Endes von der Erde vererbt sein. ?Dass wir zum ersten Mal Edelgase in basaltischen Materialien vom Mond gefunden haben, die nicht aus dem Sonnenwind stammen k?nnen, ist eine aufregende Entdeckung?, freut sich Will.

Aufgrund ihrer neuen Erkenntnisse stellen sich die Forschenden den Vorgang so vor: Der junge Mond war vulkanisch aktiv. Magma quoll empor, und erstarrte rasch an der Oberfl?che. Durch die rasche Abk¨¹hlung bildeten sich Glaspartikel, in welchen die mitgef¨¹hrten Edelgase Neon und Helium konserviert wurden. Rasch deckten weitere Lavastr?me diese Magmaschicht zu und schirmten sie vor kosmischer Strahlung ab, insbesondere vor Sonnenwinden. Dies verhinderte, dass sich chemische Elemente, die im Sonnenwind enthalten sind, in den Glaspartikeln einlagern und deren chemischen Fingerabdruck, die sogenannte Isotopensignatur, ver?ndern konnten.

Per Meteorit zur Erde

Aber wie gelangte das magmatische Mondmaterial mit den Edelgasen auf die Erde? Da der Mond nicht durch eine Atmosph?re gesch¨¹tzt ist, schlagen st?ndig Asteroiden auf seiner Oberfl?che ein. Ein solcher Einschlag war wahrscheinlich stark genug, um Bruchst¨¹cke aus den abgeschirmten Lavaschichten des Mondes herauszuschleudern. Diese Gesteinsfragmente gelangten als Meteoriten zur Erde. Viele werden in den W¨¹sten Nordwestafrikas oder, wie in diesem Fall, in der Antarktis gefunden.

Ihre Untersuchungen haben die Forschenden im Edelgaslabor der ETH Z¨¹rich durchgef¨¹hrt. Dort steht ein hochmodernes Edelgas-Massenspektrometer namens ?Tom Dooley?. Seinen Namen erhielt das hochempfindliche Ger?t in Anlehnung an einen amerikanischen Folksong, weil es an der Decke des Labors aufgeh?ngt werden musste, um St?rungen durch Vibrationen zu vermeiden. Mit dem Tom-Dooley-Instrument konnte das Forscherteam Glaspartikel von weniger als einem Millimeter Gr?sse aus den Meteoriten messen. ?Tom Dooley? ist so empfindlich, dass es als weltweit einziges Instrument in der Lage ist, so geringe Konzentrationen von Helium und Neon nachzuweisen. Es wurde auch daf¨¹r eingesetzt, um diese Edelgase in K?rnern des Murchison-Meteoriten nachzuweisen. Die K?rner sind rund sieben Milliarden Jahre alt.