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Die Zusammensetzung der Sauerstoff-Isotope von Erde und Mond ist identisch, haben Forscher der Eidgenössisch-Technischen Hochschule (ETH) Zürich herausgefunden. Dies sei ein starker Hinweis dafür, dass sich Protoerde und Kollisionsplanet nebeneinander, aus einem identischen Mix an Komponenten gebildet haben. Die Forscher haben 31 Gesteinsproben, die von den Apollo-Missionen vom Mond zur Erde gebracht wurden, auf die Zusammensetzung der Sauerstoff-Isotope untersucht.

Dazu verwendeten sie die Laser-Fluorination, die sich durch eine hohe Messgenauigkeit auszeichnet. Die Zusammensetzung der Sauerstoff-Isotope kann dafür verwendet werden, um festzustellen, woher Gesteine aus dem Sonnensystem stammen, da die Isotope ungleichmäßig im Sonnensystem verteilt sind. Haben zwei große Körper, wie Erde und Mond, eine identische Zusammensetzung, dann sind sie auch im gleichen Abstand zur Sonne entstanden.

Die Theorie des “Giant Impact”, des Rieseneinschlags, wird heute in der Fachwelt weit akzeptiert. Sie geht davon aus, dass rund 50 Millionen Jahre nach der Geburt des Sonnensystems ein etwa Mars-großer Planet – Theia genannt – mit der Erde kollidierte. Die Trümmer der Kollision bildeten eine Scheibe um die Erde, woraus sich der Mond formte. Die freigesetzte Energie hat einen Großteil des Mondes aufgeschmolzen und einen Magmaozean erzeugt. Wie die Resultate nun zeigen, ist die Zusammensetzung der Sauerstoff-Isotope auf dem Mond identisch mit derjenigen auf der Erde. Protoerde und Theia sind also aus einem identischen Materialmix entstanden und umkreisten die Sonne vermutlich in einem sehr ähnlichen Abstand.

Nach neuen Ergebnissen muss der Magmaozean auf dem Mond sehr schnell, in weniger als 20 Millionen Jahren, komplett erstarrt sein. Der Mond ist vor 4527 Millionen Jahren entstanden. Das zeigt die Arbeit eines Forscherteams der Universitäten Münster, Köln und Oxford. Dieses Alter stützt die gängige Theorie der Mondentstehung und gilt gleichzeitig als “Geburtsstunde” der Erde.

Bisherige Schätzungen des Mondalters stützten sich im Wesentlichen auf relativ ungenaue Datierungen von wenigen Mondgesteinen, die zeigen, dass der Mond irgendwann in den ersten 100 Millionen Jahren des Sonnensystems entstanden sein muss. Klaus Mezger, Thorsten Kleine Herbert Palme und Alex Halliday haben Metalle aus Mondproben verschiedener Apollo-Missionen untersucht. Die neuen Messungen zeigen, dass eine bestimmte Art von Wolfram – das Isotop 182Wolfram – in Mondgesteinen unterschiedlich häufig vorkommt. Diese Unterschiede werden von den Forschern benutzt, um das Alter des Mondes zu berechnen. Das Forscherteam kann das Isotop 182Wolfram zur Altersbestimmung von Prozessen benutzen, die sehr lang zurückliegen.

182Wolfram ist teilweise durch den radioaktiven Zerfall von 182Hafnium entstanden. Dieses 182Hafnium war ein sehr instabiles Isotop und ist, für geologische Zeiträume sehr schnell, innerhalb der ersten 60 Millionen Jahre unseres Sonnensystems komplett zerfallen. Unterschiede in der Häufigkeit von 182Wolfram in den Mondgesteinen weisen daher darauf hin, dass es ausreichende Mengen des radioaktiven Mutterisotops 182Hafnium gab.

Findet man keinen Unterschied in der Häufigkeit von 182Wolfram, müssen die Gesteine mehr als 60 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems entstanden sein. Gibt es jedoch Variationen in 182Wolfram, dann kann deren Entstehung genau eingegrenzt und eine genaue Altersbestimmung durchgeführt werden: Je größer die Unterschiede in der Häufigkeit von 182Wolfram, desto länger muss die Entstehung zurück liegen. Die Resultate der Forschergruppe belegen nun, dass Mondgesteine unterschiedliche Mengen 182Wolfram enthalten, das durch den Zerfall von 182Hafnium gebildet wurde. Aus diesen Unterschieden berechneten die Wissenschaftler, dass der Mond vor 4527 (plus oder minus zehn) Millionen Jahren entstanden sein muss. Dies entspricht 30 bis 50 Millionen Jahren nach Entstehung unseres Sonnensystems.

Die neue Altersbestimmung zeigt, dass der Mond zu einem Zeitpunkt entstanden ist, als es schon Planeten in unserem Sonnensystem gab wie den Mars. Es ist daher wahrscheinlich, dass der Mond durch die Kollision zwischen Planeten entstanden ist. Kollisionen zwischen Planeten waren ein häufiges Ereignis in der frühen Geschichte unseres Sonnensystems.

So entstand die Erde durch eine Vielzahl solcher Kollisionen, die zu einem allmählichen Anwachsen der Erde zu ihrer heutigen Größe führten. Der “Giant Impact” war jedoch ein in seinem Ausmaß einmaliges Ereignis in unserem Sonnensystem. Er ist mit großer Wahrscheinlichkeit das letzte Ereignis im Wachstum der Erde und markiert damit das Ende der Erdentstehung. Das Alter des Mondes ist daher zugleich die Geburtsstunde der Erde. Bisher konnte der Zeitpunkt der Entstehung der Erde nie eindeutig bestimmt werden, bisherige Altersabschätzungen waren sehr modellabhängig und kamen zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen.

Die ältesten Gesteine, die man heute auf der Erde findet, sind mindestens 500 Millionen Jahren jünger als die Erde selbst. Sie lassen daher keine eindeutigen Schlussfolgerungen auf die Entstehung der Erde zu. Mondgesteine dagegen enthalten solche Informationen über die Entstehung von Erde und Mond. Somit öffnet der Mond auch einen Einblick in die Geburtsstunde unseres blauen Planeten.