Der Mond entstand aus Trümmern, als das Sonnensystem sich formte und die Ur-Erde mit dem etwa marsgroßen Himmelskörper Theia zusammenprallte. Soweit der heutige Wissensstand. Aber wann genau schlug die Stunde seiner Geburt?
Neue Untersuchungen von Mondstaub, den Astronauten der Mission "Apollo 17" zur Erde gebracht hatten, liefern jetzt ein Mindestalter von 4,46 Milliarden Jahren. Damit sei der Erdtrabant 40 Millionen Jahre älter als aufgrund vorheriger Messungen angenommen, berichtet ein internationales Forschungsteam im Fachblatt "Geochemical Perspectives Letters".
Die Kollision von Theia mit der Ur-Erde war so gewaltig, dass große Gesteinmassen sich verflüssigten oder gar verdampften und ins All katapultiert wurden. Der Mond, der sich aus den Trümmern bildete, bestand zunächst vollständig aus flüssigem Gestein. Erst, als sich die Oberfläche dieses "lunaren Magma-Ozeans" ausreichend abgekühlt hatte, konnten sich dort feste Gesteine und damit auch Zirkon-Kristalle bilden. Da solche Kristalle gegen spätere Veränderungen nahezu immun sind, eignen sie sich besonders gut zur Datierung: Ihr Alter liefert einen Mindestwert für das Alter des Erdtrabanten.
Die Forschenden lösten einzelne Atome aus der Mondstaub-Probe
Das Team um Jennika Greer von der University of Glasgow in Großbritannien hat jetzt erstmals Mondstaub mithilfe einer sogenannten tomographischen Atomsonde untersucht. Dazu haben die Forscher die nur wenige Tausendstel Millimeter großen Zirkon-Kristalle zunächst mithilfe eines Ionenstrahls "angespitzt". Die so erzeugte, sehr scharfe Spitze macht es möglich, einzelne Atome aus der Probe herauszulösen. Das Team verdampfte sie mit Hilfe eines Ultraviolett-Lasers.
Die herausgelösten Atome durchquerten anschließend ein Massenspektrometer und verrieten so ihre Identität: Je nach Gewicht bewegen sie sich unterschiedlich schnell. "So erfahren wir Atom für Atom, woraus die Kristalle genau bestehen", erklärte Greer. Aus der Beimischung bestimmter Elemente in den Kristallen können die Forscher das Alter des Kristalls bestimmen.
Kristalle vom Mond sind 4,46 Milliarden Jahre alt
Greer und ihre Kollegen verwendeten dazu Uran und Blei. Denn eine bestimmte Art von Uran – das Isotop Uran-238 – verwandelt sich durch radioaktiven Zerfall in Blei, mit einer Halbwertszeit von 4,5 Milliarden Jahren. Seit der Entstehung des Sonnensystems hat sich also etwa die Hälfte des Urans in Blei verwandelt. Die genaue Messung der Häufigkeit von Uran- und Blei-Atomen in den Zirkon-Kristallen liefert den Forschern daher das Alter der Kristalle. Das Ergebnis: 4,46 Milliarden Jahre. Die zuvor genaueste Messung an einer anderen Gesteinsprobe hatte ein Alter von 4,42 Milliarden Jahren geliefert.
Die von Greer und ihren Kollegen untersuchten Kristalle sind also 40 Millionen Jahre älter. "Es ist ein unglaubliches Gefühl, zu wissen, dass wir das bislang älteste Stück Mond gefunden haben", sagte Greer. Da die Kristalle sich erst bilden konnten, als sich die Oberfläche des Mondes verfestigte, muss der Erdtrabant selbst noch ein wenig älter sein. Damit sei er bereits in den ersten 100 Millionen Jahren des Sonnensystems entstanden, betonen die Forscher.
Die genaue Kenntnis des Geburtsdatums des Mondes sei wichtig, sagt Phillip Heck von der University of Chicago in den USA: "Der Mond stabilisiert die Rotationsachse der Erde, er ist verantwortlich für unsere Tageslänge, er sorgt für die Gezeiten – ohne den Mond wäre das Leben auf der Erde völlig anders."
Und so bestimmt auch der genaue Zeitpunkt der Entstehung, ab wann der Mond mit seiner Schwerkraft die Entwicklung der Erde beeinflusst hat.
