Vor ungefähr 4,5 Milliarden Jahren kollidierte etwas von der Größe des Mars mit der neu gebildeten Erde und verursachte eine kolossale Explosion. Es wird angenommen, dass dieses Objekt nicht nur mit der Erde verschmolz, sondern auch einen Teil der Materie, die zum Mond wurde, wegwarf.
Diese Geschichte ist als Riesenkollisionshypothese bekannt; ein Objekt von der Größe des Mars heißt Thea; und jetzt glauben Wissenschaftler, Spuren von Thea auf dem Mond gefunden zu haben.
Die Riesenkollisionshypothese ist seit vielen Jahren das bevorzugte Modell zur Erklärung der Mondbildung.
“Dieses Modell konnte die jüngsten Beobachtungen von Proben berücksichtigen, die von den Apollo-Missionen zurückgegeben wurden und einen niedrigen Eisengehalt auf dem Mond im Verhältnis zur Erde enthielten”, schrieben Forscher der Universität von New Mexico in ihrer Arbeit.
Modelle sagten voraus, dass etwa 70-90 Prozent des Mondes Thea reformiert werden würden. Die Sauerstoffisotope in den von den Apollo-Astronauten gesammelten Mondproben waren jedoch den terrestrischen Sauerstoffisotopen sehr ähnlich – und unterschieden sich stark von den Sauerstoffisotopen in anderen Objekten des Sonnensystems.
Eine mögliche Erklärung ist, dass die Erde und Thea ähnliche Zusammensetzungen hatten. Zweitens wurde während des Aufpralls alles gemischt, was nach den Simulationsdaten unwahrscheinlich ist.
Außerdem sind Theas Chancen auf eine erdähnliche Komposition äußerst gering. Das heißt, wenn der Mond hauptsächlich Thea ist, müssen sich seine Sauerstoffisotope von den Sauerstoffisotopen der Erde unterscheiden.
Diese enge Ähnlichkeit war das Hauptproblem für die Riesenkollisionshypothese. Im Laufe der Jahre haben Forscher mehrere Artikel veröffentlicht, um dies zu erklären.
Hierher kam die Idee, dass Thea mit der Erde verschmolz. Eine andere Studie legte nahe, dass die Kollision eine Staubwolke erzeugte, die sich dann in Erde und Mond verwandelte. Es gab Hinweise darauf, dass sich Thea und die Erde möglicherweise sehr nahe beieinander gebildet haben.
Der Wissenschaftler Eric Cano und seine Kollegen gingen einen anderen Weg: eine sorgfältige erneute Analyse der Mondproben.
Sie erhielten eine Reihe von Proben von verschiedenen Gesteinsarten, die auf dem Mond gesammelt wurden – sowohl hohes als auch niedriges Titan aus dem Mondgestein; Anorthosites aus dem Hochland und Norites aus den Tiefen, die während eines Prozesses, der als Umdrehen des Mondmantels bezeichnet wird, emporgehoben wurden; und vulkanisches Glas.
Für die neue Analyse modifizierte das Forscherteam die Standard-Isotopenanalysetechnik, um hochgenaue Messungen von Sauerstoffisotopen zu erhalten. Und sie fanden etwas Neues: Diese Sauerstoffisotopenzusammensetzung variierte je nach Art des untersuchten Gesteins.
“Wir zeigen”, schrieben sie in ihrem Artikel, “dass die Methode der Mittelung von Daten aus den Isotopen des Mondes, obwohl sie die lithologischen Unterschiede ignoriert, kein genaues Bild der Unterschiede zwischen der Erde und dem Mond liefert.”
Die Forscher fanden heraus, dass die Sauerstoffisotope im Vergleich zu denen auf der Erde umso schwerer sind, je tiefer der Ursprung der Gesteinsprobe liegt.
Dieser Unterschied könnte erklärt werden, wenn während des Aufpralls nur die äußere Oberfläche des Mondes zerkleinert und gemischt würde, was zu einer Ähnlichkeit mit der Erde führen würde. Aber tief im Mond bleibt ein Teil von Thea relativ intakt und seine Sauerstoffisotope sind näher an ihrem ursprünglichen Zustand geblieben.
Die Studie argumentiert, dass dies ein ziemlich genauer Beweis dafür ist, dass sich Thea möglicherweise weiter im Sonnensystem gebildet und sich vor der großen Kollision, die den Mond erzeugt hat, nach innen bewegt hat.
“Offensichtlich ging die ausgeprägte Sauerstoffisotopenzusammensetzung von Thea durch die Homogenisierung während der Riesenkollision nicht vollständig verloren”, folgerten die Forscher.
“Dieses Ergebnis beseitigt die Notwendigkeit von Riesenaufprallmodellen, die einen Mechanismus für die vollständige Homogenisierung von Sauerstoffisotopen zwischen zwei Körpern enthalten, und bietet eine Grundlage für die zukünftige Modellierung der Mondbildung.”
Die Studie wurde in der Zeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht.
Quellen: Foto: (Mark Garlick / Science Photo Library / Getty Images)
