Ein weiterer Hinweis auf den Ursprung des Mondes

Die Menschheit hat eine anhaltende Faszination für den Mond bewahrt. Es dauerte jedoch bis zu Galileis Zeit, dass Wissenschaftler damit begannen, es wirklich zu studieren. Im Laufe von fast fünf Jahrhunderten haben Forscher zahlreiche, viel diskutierte Theorien darüber aufgestellt, wie der Mond entstanden ist. Jetzt werfen Geochemiker, Kosmochemiker und Petrologen der ETH Zürich ein neues Licht auf die Entstehungsgeschichte des Mondes.

In einer Studie, die gerade in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Wissenschaftliche Fortschritte, berichtet das Forschungsteam von Ergebnissen, die zeigen, dass der Mond die einheimischen Edelgase Helium und Neon aus dem Erdmantel geerbt hat. Die Entdeckung trägt zu den bereits starken Einschränkungen der derzeit favorisierten Rieseneinschlagstheorie bei, die die Hypothese aufstellt, dass der Mond durch eine massive Kollision zwischen der Erde und einem anderen Himmelskörper entstanden ist.

Meteoriten vom Mond bis zur Antarktis

Während ihrer Doktorarbeit an der ETH Zürich analysierte Patrizia Will sechs Proben von Mondmeteoriten aus einer Antarktis-Sammlung, die sie von der NASA erhalten hatte. Die Meteoriten bestehen aus Basaltgestein, das entstand, als Magma aus dem Inneren des Mondes aufstieg und schnell abkühlte. Sie blieben nach ihrer Entstehung von weiteren Basaltschichten bedeckt, die das Gestein vor kosmischer Strahlung und insbesondere dem Sonnenwind schützten. Der Abkühlungsprozess führte zur Bildung von Mondglaspartikeln unter den anderen im Magma gefundenen Mineralien. Will und das Team entdeckten, dass die Glaspartikel die chemischen Fingerabdrücke (Isotopensignaturen) der Sonnengase enthalten: Helium und Neon aus dem Inneren des Mondes. Ihre Ergebnisse unterstützen stark, dass der Mond Edelgase geerbt hat, die auf der Erde heimisch sind. „Das erstmalige Auffinden von Sonnengasen in basaltischen Materialien vom Mond, die nichts mit der Exposition auf der Mondoberfläche zu tun haben, war ein so aufregendes Ergebnis“, sagt Will.

Ohne den Schutz einer Atmosphäre prasseln ständig Asteroiden auf die Mondoberfläche ein. Es bedurfte wahrscheinlich eines hochenergetischen Aufpralls, um die Meteoriten aus den mittleren Schichten des Lavastroms auszustoßen, ähnlich den weiten Ebenen, die als Lunar Mare bekannt sind. Schließlich gelangten die Gesteinsbrocken in Form von Meteoriten auf die Erde. Viele dieser Meteoritenproben werden in den Wüsten Nordafrikas oder in diesem Fall in der „kalten Wüste“ der Antarktis gesammelt, wo sie in der Landschaft leichter zu erkennen sind.

Die Texte von Grateful Dead inspirieren Lab Instrument

Im Edelgaslabor der ETH Zürich steht ein hochmodernes Edelgas-Massenspektrometer namens „Tom Dooley“ – besungen in der gleichnamigen Grateful-Dead-Melodie. Das Instrument erhielt seinen Namen, als frühere Forscher die hochempfindlichen Geräte einst an der Decke des Labors aufhängten, um Störungen durch die Vibrationen des Alltags zu vermeiden. Mit dem Tom-Dooley-Instrument war das Forschungsteam in der Lage, Submillimeter-Glaspartikel von den Meteoriten zu messen und Sonnenwind als Quelle der nachgewiesenen Gase auszuschließen. Das Helium und Neon, das sie entdeckten, waren in viel größerer Menge als erwartet.

Das Tom Dooley ist so empfindlich, dass es tatsächlich das einzige Instrument der Welt ist, das solche minimalen Konzentrationen von Helium und Neon nachweisen kann. Es wurde verwendet, um diese Edelgase in den Körnern des 7 Milliarden Jahre alten Murchison-Meteoriten nachzuweisen – dem ältesten bisher bekannten Feststoff.

Auf der Suche nach den Ursprüngen des Lebens

Zu wissen, wo man in der riesigen Sammlung von etwa 70.000 zugelassenen Meteoriten der NASA nachsehen muss, ist ein großer Schritt nach vorne. „Ich bin fest davon überzeugt, dass es einen Wettlauf um die Erforschung schwerer Edelgase und Isotope in Meteoritenmaterial geben wird“, sagt ETH-Professor Henner Busemann, Experte auf dem Gebiet der Geochemie extraterrestrischer Edelgase. Er geht davon aus, dass Forscher nach Edelgasen wie Xenon und Krypton suchen werden, die schwieriger zu identifizieren sind. Sie werden auch nach anderen flüchtigen Elementen wie Wasserstoff oder Halogenen in den Mondmeteoriten suchen.

Busemann sagt: „Obwohl solche Gase für das Leben nicht notwendig sind, wäre es interessant zu wissen, wie einige dieser Edelgase die brutale und gewaltsame Entstehung des Mondes überlebt haben. Dieses Wissen könnte Wissenschaftlern in der Geochemie und Geophysik helfen, neue Modelle zu erstellen, die das zeigen allgemeiner, wie solch flüchtige Elemente die Planetenbildung in unserem Sonnensystem und darüber hinaus überleben können.