Der Mond ist alt – so viel ist sicher.
Wie die Erde und der Rest des Sonnensystems existiert der Mond seit etwa 4,5 Milliarden Jahren. Versucht man jedoch, das Alter des Planeten noch weiter einzugrenzen, tun sich die Wissenschaftler schwer damit, sich zu einigen. Ist unser Mond ein „alter Mond“, der sich 30 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems gebildet hat, oder ein „junger Mond“, der 170 Millionen Jahre später entstanden ist?
In einer neuen Studie, die am 29. Juli in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht wurde, beschreiben Wissenschaftler neue Beweise dafür, dass unser Mond offenbar auf der älteren Seite ist. Durch die Analyse des Verhältnisses seltener radioaktiver Elemente in einer Probe von Mondgestein, das während der Apollo-Missionen gesammelt wurde, konnten Wissenschaftler aus Deutschland das Datum der Entstehung des Mondes auf etwa 50 Millionen Jahre nach der Geburt unseres Sonnensystems eingrenzen – 150 Millionen Jahre früher als in vielen Studien geschätzt.
Dies ist eine hilfreiche Information, wenn man z.B. dem Mond eine Torte mit der entsprechenden Anzahl von Geburtstagskerzen kaufen möchte – oder, wie die Autoren der Studie schreiben, wenn man die Daten für die Geburt der Erde besser eingrenzen möchte.
„Da die Entstehung des Mondes das letzte große planetarische Ereignis nach der Entstehung der Erde war, liefert das Alter des Mondes auch ein Mindestalter für die Erde“, sagte der Geologe und Hauptautor der Studie, Maxwell Thiemens, ehemaliger Forscher an der Universität Köln, in einer Erklärung.
Das liegt daran, dass sich der Mond wahrscheinlich bildete, nachdem ein abtrünniger, marsgroßer Planet in den frühen Tagen des Sonnensystems mit der jungen Erde kollidierte. Die Trümmer dieses gigantischen Aufpralls (hauptsächlich Teile des pulverisierten Erdmantels) wurden in die Atmosphäre geschleudert und verschmolzen schließlich zu dem runden, felsigen Satelliten, den wir kennen und lieben.
Diese Theorie erklärt, warum die Erde und der Mond eine nahezu identische chemische Zusammensetzung haben. Es ist zum Beispiel möglich, dass der Einschlag auf unseren jungen Planeten einige seltene Elemente von der Erde mitgenommen hat, die wahrscheinlich nicht aus anderen Teilen des Sonnensystems stammen. Durch die Untersuchung des Zerfalls einiger radioaktiver Elemente in modernem Mondgestein versuchten die deutschen Forscher, den Zeitpunkt des großen Einschlags und der Entstehung des Mondes einzugrenzen.
Das Team interessierte sich insbesondere für zwei seltene Isotope (verschiedene Versionen von Elementen) – Hafnium-182 und das Isotop, in das es sich nach Äonen des radioaktiven Zerfalls verwandelt, Wolfram-182.
Die relative Häufigkeit dieser Elemente kann als eine Art kosmische Uhr dienen, schreiben die Forscher, da Hafnium-182 eine Halbwertszeit von etwa 9 Millionen Jahren hat (was bedeutet, dass die Hälfte einer gegebenen Menge des Elements nach dieser Zeit in etwas anderes zerfallen wäre).
„Wenn wir acht Halbwertszeiten (etwa 64 Millionen Jahre) erreicht haben, ist das Element im Sonnensystem funktionell ausgestorben“, so Thiemens in einer E-Mail an Live Science. Wenn Hafnium-182 jemals auf dem Mond existiert hat, muss die Kollision innerhalb der ersten 60 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems stattgefunden haben, bevor diese seltenen Isotope vollständig verschwunden sind.
Wie von den Forschern erwartet, wiesen die Apollo-Mondgesteinsproben einen höheren Wolfram-182-Gehalt auf als ähnliche Gesteine von der Erde – was darauf hindeutet, dass der Mond tatsächlich einmal reich an Hafnium-182 war.
Wie können die Wissenschaftler also sicher sein, dass die Wolfram-182-Schwemme auf dem Mond tatsächlich von zerfallenem Hafnium-182 stammt und nicht einfach von der Erde aufgenommen wurde, nachdem der Zerfallsprozess beendet war? Laut Thiemens hat dies mit der Art und Weise zu tun, wie die Elemente während der Entstehung der Erde verteilt wurden.
„Wenn sich ein Planet bildet, ist er vollständig geschmolzen“, so Thiemens. Als sich der Erdkern bildete (etwa 30 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems), sanken schwere Elemente wie Eisen in den Kern und nahmen siderophile (oder „eisenliebende“) Elemente mit sich. Die lithophilen („gesteinsliebenden“) Elemente verblieben dagegen hauptsächlich in der Nähe der Oberfläche und wurden Teil des Planetenmantels. Da Wolfram ein siderophiles Element ist, wäre Wolfram-182, das während des gewaltigen Einschlags vorhanden war, wahrscheinlich bereits im Erdkern versunken, so Thiemens. Hafnium hingegen wäre als lithophiles Element wahrscheinlich im Erdmantel, direkt an der Einschlagstelle, reichlich vorhanden gewesen. Man kann also davon ausgehen, dass die Häufigkeit von Wolfram-182 in den heutigen Mondproben von zerfallenem Hafnium-182 stammt, das in den ersten 50 oder 60 Millionen Jahren der Existenz des Sonnensystems von der Erde aufgenommen wurde.
Der Mond ist also alt – wahrscheinlich sogar älter als die meisten von uns dachten. Und wenn Sie uns fragen, sieht er keinen Tag älter aus als 4,3 Milliarden.
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Ursprünglich veröffentlicht auf Live Science.
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