Ist der Mond einfach nur ein Stück der Erde?

Wie ist der Mond wirklich entstanden? Hat sich durch die Kollision der frühen Erde mit dem etwa marsgroßen Protoplaneten „Theia“ das Material beider Himmelskörper im Laufe der anschließenden Gravitation zu dem Satelliten zusammengeballt? Oder ist der Mond einfach nur ein Stück der Erde, das aus ihrem Mantel herausgesprengt wurde?

Um diese Fragen zu klären, hat ein Team der Universität Göttingen und des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) 14 Gesteinsproben des Mondes genauer unter die Lupe genommen und deren Sauerstoffisotope untersucht. Zudem führte es 191 Messungen an Mineralen der Erde durch. Über ihre Ergebnisse berichten sie im renommierten Fachblatt Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Vergleich der Isotope

Isotope sind Spielarten desselben Elements, die sich nur durch das Gewicht ihres Kerns unterscheiden. Um die Sauerstoffisotope von Mond und Erde zu vergleichen, nutzte das Team eine verbesserte Variante der „Laser Fluorination“. Bei dieser Methode wird Sauerstoff mittels Laser aus dem Gestein freigesetzt.

Auf diese Weise fanden die Forschenden heraus, dass eine sehr hohe Ähnlichkeit zwischen den sogenannten Sauerstoffisotopen 17 (¹⁷O) von Erde und Mond besteht. Im Gegensatz zu älteren Studien lieferte diese Methode deutlich geringere Messfehler. Das mache, so die Forschenden, die Theorie von einer Kollision unwahrscheinlich. Denn dann müsste Theia rund 70 % des Mondmaterials beigesteuert haben.

Wahrscheinlich krachte eine metallische Kanonenkugel in die Erde

„Eine Idee ist, dass Theia seinen Gesteinsmantel bei vorhergehenden Kollisionen verloren hat und als eine Art metallische Kanonenkugel mit der frühen Erde kollidiert ist“, sagt Andreas Pack, Leiter der Abteilung Isotopengeologie und Direktor am Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen. „Demnach wäre Theia heute Teil des Erdkerns, wogegen der Mond sich aus herausgeschleudertem Material des Erdmantels gebildet hat. Das würde die Ähnlichkeit der Zusammensetzung von Erde und Mond erklären.“

Der Unterschied in der Isotopenverteilung der Gesteinsproben von Mond und Erde war verschwindend gering. Den Messungen zufolge lag er unterhalb des ppm-Bereichs. Dabei steht ppm für parts per million, meint also die Größenordnung von einem Millionstel. Für das Göttinger Team ist damit das Material beider Himmelskörper nahezu identisch. Auch dies veranlasste die Forscher, die bisherige Theorie zur Mondentstehung zu überdenken.

Gesteinsproben vom Mond werden übrigens seit der Apollo-Ära im Johnson Space Center der Nasa in Houston gelagert. Sie stehen grundsätzlich für die Forschung zur Verfügung.