08.06.2014, 08:10 Uhr | 0 |

Theia-Material auf dem Mond Neue Indizien für kosmischen Crash als Geburtsstunde des Mondes

Woher kommt eigentlich der Mond? War er plötzlich da, ist er gemeinsam mit der Erde entstanden oder ist er das Ergebnis eines kosmischen Verkehrsunfalls vor 4,5 Millionen Jahren? Forscher aus Göttingen, Köln und Münster haben die letztgenannte Theorie jetzt wesentlich erhärtet. Um die winzigen Indizien dafür aufzudecken, setzten sie auf die Hilfe modernster Labortechnik. 

Mondansicht von der ISS aus
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Mondaufnahme von der ISS: Wissenschaftler haben neue Indizien dafür, dass der Mond durch den Aufprall des Asteroiden Theia entstanden ist.

Foto: NASA

Im Weltall ist genügend Platz, könnte man meinen: kein Grund für die Himmelskörper, aneinanderzugeraten. Trotzdem kommt es vor, dass zum Beispiel Asteroiden auf Planeten treffen – mit teilweise einschneidenden Folgen. Von einer Vernichtung von mindestens einem Beteiligten bis hin zur Entstehung neuer Himmelkörper ist dabei alles möglich.

Vor 4,5 Millionen Jahren ist beides passiert, besagt eine durch jüngste Forschungsergebnisse erhärtete, 40 Jahre alte Theorie: Da traf wahrscheinlich ein Asteroid, ungefähr so groß wie der Mars, auf die rund siebenmal größere Erde. Der Asteroid – Wissenschaftler nennen ihn nach der Mutter der griechischen Mondgöttin Selene „Theia“ – ging bei dem streifschussähnlichen Crash zum größten Teil in der Erde auf, sprengte dabei aber ein Stück heraus. Dieses Stück bildete gemeinsam mit den Resten von Theia den Mond.

Soweit die Theorie: Im Vergleich mit anderen Modellen – Erde und Mond sind aus dem gleichen Staubnebel entstanden, sie stehen nur zufällig nebeneinander oder der Mond ist komplett von der noch instabilen Urerde ausgespuckt worden – ist diese bisher zwar immer als die Wahrscheinlichste angesehen worden; allein beweisen konnte sie niemand. Das geht zwar immer noch nicht zweifelsfrei, allerdings sind Forscher der Universitäten Göttingen, Köln und Münster der Wahrheit ein wichtiges Stück näher gekommen, wie sie jetzt im US-Wissenschaftsmagazin Science beschreiben.

Mondgestein unter der Lupe

Wenn der Mond tatsächlich deutlich mehr Material von Theia beinhaltet als die Erde, müsste sich dieser Unterschied nachweisen lassen. Davon gehen Wissenschaftler bereits seit langem aus. Um diesen Beweis zu führen, untersuchten sie Meteoriten aus Mondgestein, die auf der Erde gefunden wurden.

Erfolg hatten sie damit in den vergangenen 15 Jahren nicht: Analysen ergaben eine so starke Übereinstimmung, dass die Theia-Theorie ins Wanken geriet. Bis das Forscherteam aus Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen sie jetzt wieder stabilisierte: Die Wissenschaftler untersuchten die Mondgesteinsbrocken, die die Mondmissionen Apollo 11, 12 und 16 mit auf die Erde gebracht haben. Diese sind deutlich weniger verunreinigt als die bisher untersuchten Meteoriten.

Mit einem gegenüber früheren Versuchen an Meteoriten verfeinerten Verfahren analysierten sie die Häufigkeit von verschiedenen Sauerstoffisotopen. Isotope sind Varianten des selben Elements, die sich lediglich durch die Menge ihrer Neutronen unterscheiden, also abweichende Massenzahlen haben. Die Forscher erhitzten das Mondgestein per Infrarotlaser auf 1000 Grad Celsius und setzten so den Sauerstoff darin frei, reinigten ihn und untersuchten ihn in einem Gasmassenspektrometer. Und sie wurden fündig: Sie stellten eine minimale Differenz im Verhältnis der Sauerstoffisotope fest.

Die Differenz ist winzig – aber vorhanden

„Minimale Differenz“ darf dabei durchaus wörtlich genommen werden: In den allermeisten Fällen, zu rund 99,8 Prozent, enthält ein Sauerstoffatom acht Neutronen und acht Protonen und wird daher O16 genannt. In seltenen Fällen enthält ein Sauerstoffatom jedoch ein Neutron mehr und heißt dann O17.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass es im Mondgestein pro Million Sauerstoffatome zwölf O17-Atome mehr als in irdischem Gestein gibt. Der Unterschied ist winzig, aber vorhanden. Diese Abweichung erhärtet den Verdacht, dass der Mond tatsächlich aus Erdbrocken und Trümmern von Theia besteht, die sich nach der Kollision im Laufe von rund 100 Jahren zum heutigen Mond zusammengeballt haben.

Ein Beweis ist dieses Ergebnis jedoch immer noch nicht: Zu viele Faktoren spielen herein. So sei es immer noch möglich, dass die in ganz jungen Jahren deutlich rasanter rotierende Erde den Mond einfach ausgespuckt habe und die Unterschiedliche Isotopenverteilung durch andere Einflüsse entstanden ist, geben die Wissenschaftler zu. Allerdings hätten die jüngsten Erkenntnisse das Denkmodell, dass der Mond aus Teilen von Erde und Theia besteht, um einiges wahrscheinlicher gemacht.

Rückschlüsse auf den Unfallgegner

Wenn die Theorie tatsächlich stimmt, kann man damit auch Aussagen über den Sauerstoffgehalt von Theia schließen – 4,5 Millionen Jahre nach seiner Zerstörung: Der Asteroid hatte verhältnismäßig mehr O17-Suauerstoffatome als die Erde. Wie viele genau, hängt von der Menge an Theia-Anteil ab, die im Mond verbaut ist. Aber so schnell wird den Forschern die Arbeit nicht ausgehen: Auch hier gibt es verschiedene Modelle, die von acht bis 90 Prozent Theia-Anteil am Mond ausgehen. 

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Von Judith Bexten
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