Eine Analyse von Kristallen, die von Apollo-Astronauten 1972 vom Mond mitgebracht wurden, zeigt, dass der Satellit 40 Millionen Jahre älter ist als geschätzt, nämlich mindestens 4,46 Milliarden Jahre.
Vor mehr als 4 Milliarden Jahren, als das Sonnensystem noch jung war und die Erde noch wuchs, stürzte ein riesiges Objekt von der Größe des Mars auf die Erde. Der größere Brocken, der von der frühen Erde abbrach, bildete unseren Mond. Aber wann genau dies geschah, bleibt ein Rätsel.
„Diese Kristalle sind die ältesten bekannten Festkörper, die sich nach dem Rieseneinschlag gebildet haben. Und wie wir wissen, dient das Alter dieser Kristalle als Anker für die Mondchronologie“, sagt Philipp Heck, Kurator für Meteoriten am Field Museum, Professor an der Universität von Chicago und Hauptautor der Studie, die in der Zeitschrift Geochemical Perspectives Letters veröffentlicht wurde.
Die in der Studie verwendete Mondstaubprobe wurde von den Astronauten der Apollo 17, der letzten bemannten Mission zum Mond im Jahr 1972, zurückgebracht. Dieser Staub enthält winzige Kristalle, die sich vor Milliarden von Jahren gebildet haben. Diese Kristalle sind ein verräterisches Zeichen dafür, wann der Mond entstanden sein muss. Als das marsgroße Objekt auf die Erde prallte und den Mond formte, schmolz die Energie des Einschlags das Gestein, aus dem schließlich die Mondoberfläche entstand.
„Wenn die Oberfläche auf diese Weise schmolz, konnten sich keine Zirkonkristalle bilden oder überleben. Daher müssen sich die Kristalle auf der Mondoberfläche gebildet haben, nachdem dieser Ozean aus Mondmagma abgekühlt war“, so Heck. „Andernfalls wären sie geschmolzen und ihre chemischen Signaturen wären ausgelöscht worden“.
Da sich die Kristalle nach der Abkühlung des Magmaozeans gebildet haben müssen, würde die Bestimmung des Alters der Zirkonkristalle das mögliche Mindestalter des Mondes aufzeigen. Eine frühere Studie von Co-Autor Bidong Zhang deutete auf dieses Alter hin, aber diese jüngste Studie markiert die erste Anwendung einer Analysemethode namens Atomsondentomographie, die das Alter dieses ältesten bekannten Mondkristalls „bestimmt“.
„Bei der Atomsondentomographie schleifen wir zunächst ein Stück der Mondprobe mit einem fokussierten Ionenstrahlmikroskop zu einer sehr scharfen Spitze, fast wie ein ausgefallener Bleistiftanspitzer“, sagt Mitautorin Jennika Greer von der Universität Glasgow. „Dann verwenden wir Ultraviolettlaser, um Atome von der Oberfläche dieser Spitze zu verdampfen. Die Atome durchlaufen ein Massenspektrometer, und die Geschwindigkeit, mit der sie sich bewegen, sagt uns, wie schwer sie sind, was uns wiederum verrät, woraus sie bestehen.“ Diese Atom-für-Atom-Analyse, die mit Instrumenten der Northwestern University durchgeführt wurde, zeigte, wie viele Atome im Inneren der Zirkonkristalle einen radioaktiven Zerfall durchlaufen hatten.
Wenn ein Atom eine instabile Konfiguration von Protonen und Neutronen in seinem Kern hat, zerfällt es, wobei es einige dieser Protonen und Neutronen verliert und sich in andere Elemente verwandelt. Uran zum Beispiel zerfällt in Blei.
Wissenschaftler haben herausgefunden, wie lange dieser Prozess dauert, und können anhand des Verhältnisses der verschiedenen Uran- und Bleiatome (so genannte Isotope) in einer Probe feststellen, wie alt diese ist. „Die radiometrische Datierung funktioniert ein wenig wie eine Sanduhr“, sagt Heck. „In einer Sanduhr fließt der Sand von einem Glaskolben zum anderen, und der Lauf der Zeit wird durch die Ansammlung von Sand im unteren Glaskolben angezeigt.
Die radiometrische Datierung funktioniert auf ähnliche Weise, indem die Anzahl der Mutteratome und die Anzahl der von ihnen umgewandelten Tochteratome gezählt wird. „Der Zeitablauf kann berechnet werden, da die Umwandlungsrate bekannt ist.
Das von den Forschern gefundene Verhältnis der Blei-Isotope deutet darauf hin, dass die Probe etwa 4,46 Milliarden Jahre alt ist. Der Mond muss also mindestens so alt sein. „Es ist erstaunlich, dass wir nachweisen können, dass das Gestein, das Sie in der Hand halten, der älteste Teil des Mondes ist, den wir bisher gefunden haben. Es ist ein Ankerpunkt für so viele Fragen über die Erde. Wenn man weiß, wie alt etwas ist, kann man besser verstehen, was im Laufe seiner Geschichte damit passiert ist“, sagt Greer. Es ist wichtig zu wissen, wann der Mond entstanden ist, sagt Heck, denn „der Mond ist ein wichtiger Partner in unserem Planetensystem: Er stabilisiert die Rotationsachse der Erde, er ist der Grund dafür, dass der Tag 24 Stunden lang ist, und er ist der Grund dafür, dass es Gezeiten gibt. Ohne den Mond würde das Leben auf der Erde anders aussehen. Er ist ein Teil unseres natürlichen Systems, das wir besser verstehen wollen, und unsere Studie liefert ein kleines Stück des Puzzles in diesem größeren Bild.
Quelle: Agenturen
