Kristalle analysiert

Mond ist 40 Millionen Jahre älter als gedacht

Die Geschichte unseres Mondes muss wohl umgeschrieben werden. Neue Untersuchungen von Mondstaub, der im Zuge der NASA-Mission „Apollo 17“ zur Erde gebracht wurde, zeigen nämlich, dass dieser mindestens 4,46 Milliarden Jahre alt ist. Damit ist der Erdtrabant 40 Millionen Jahre älter, als bisher aufgrund der zuvor besten Messungen angenommen wurde.

Nach Stand der Wissenschaft ist der Mond in der Entstehungsphase des Sonnensystems aus den Trümmern des Zusammenpralls der Ur-Erde mit einem Mars-großen Himmelskörper namens Theia entstanden. Aber wann war das genau? Die neuen Mondstaub-Untersuchungen liefern jetzt ein Mindestalter von 4,46 Milliarden Jahren, berichtet ein internationales Forschungsteam im Fachblatt „Geochemical Perspectives Letters“.

Die Kollision von Theia mit der Ur-Erde war so gewaltig, dass große Mengen an Gestein sich verflüssigten oder gar verdampften und ins All katapultiert wurden. Der sich aus Trümmern bildende Mond bestand zunächst vollständig aus flüssigem Gestein - dem sogenannten Magma.

Erst, als sich dieser „lunare Magma-Ozean“ an der Oberfläche 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 Altersbestimmung: Ihr Alter liefert einen Mindestwert für das Alter des Erdtrabanten.

Das Team um Jennika Greer von der University of Glasgow in Großbritannien hat jetzt erstmals Mondstaub mithilfe einer sogenannten tomografischen 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. „Wir haben einen Ultraviolett-Laser verwendet, um einzelne Atome an der Spitze zu verdampfen“, erläuterte Greer.

Alter von Zirkon-Kristallen untersucht
Die verdampften Atome durchqueren ein spezielles Analysegerät - ein Massenspektrometer - und verraten so ihre Identität: Je nach Gewicht der Atome 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.

Ein deformierter Mondzirkon (rot markiert), der in Mondstaub, der von Astronauten der NASA-Mission „Apollo 17“ zur Erde gebracht wurde, entdeckt wurde.

(Bild: Apollo 17/Nicholas E. Timms)

Greer und ihre Kollegen verwendeten hierfür Uran und Blei. Der Hintergrund: Eine bestimmte Art von Uran - das Isotop Uran-238 - verwandelt sich durch radioaktiven Zerfall in Blei, und zwar 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 bis dato genaueste Messung an einer anderen Gesteinsprobe hatte ein Alter von 4,42 Milliarden Jahren geliefert.

In ersten 100 Millionen Jahren des Sonnensystems entstanden
Die von Greer und ihren Kollegen untersuchten Kristalle sind also 40 Millionen Jahre älter. „Es ist ein unglaubliches Gefühl, zu wissen, dass wir das bisher 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, betont 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!“ Der genaue Zeitpunkt der Entstehung des Mondes bestimmt, ab wann er mit seiner Schwerkraft die Entwicklung der Erde beeinflusst hat.