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Ein Forschungsteam der Universität Göttingen und des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) hat neue Erkenntnisse zur Entstehung des Mondes sowie des Wassers auf der Erde gewonnen. Gängige Theorien sehen den Mond als Ergebnis einer Kollision zwischen der frühen Erde und dem Protoplaneten „Theia“, doch die neuen Messungen deuten darauf hin, dass es sich beim Mond vielmehr um herausgeschleudertes Material des Erdmantels handelt.
Zudem untermauern sie die Annahme, dass Wasser die Erde schon früh in ihrer Entwicklung durch Einschläge bestimmter Meteoriten erreicht haben könnte. Die Ergebnisse der Forschung sind in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) erschienen.
Die Forschenden untersuchten Sauerstoffisotope von 14 Mondproben und führten 191 Messungen an Mineralen der Erde durch. Isotope sind Spielarten desselben Elements, die sich nur durch das Gewicht ihres Kerns unterscheiden. Das Team nutzte eine verbesserte Variante von „Laser Fluorination“, eine Methode, bei der Sauerstoff mittels Laser aus Gestein freigesetzt wird. Die neuen Messungen zeigen eine sehr hohe Ähnlichkeit des sogenannten Sauerstoffisotops 17 (17O) von Erde und Mond – das entspricht zwar grundsätzlich dem Mittel älterer Studien, neu ist aber der im Vergleich deutlich geringere Messfehler. Dadurch wird die Kollisions-Theorie unwahrscheinlich, weil Theia dabei 70 Prozent des Mondmaterials beigesteuert haben müsste.
„Eine Idee ist, dass Theia seinen Gesteinsmantel bei vorhergehenden Kollisionen verloren hat und als eine Art metallische Kanonenkugel mit der frühen Erde kollidiert ist“, so Prof. Dr. Andreas Pack, Leiter der Abteilung Isotopengeologie und Direktor am Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen. „Demnach wäre Theia heute Teil des Erdkerns, wogegen der Mond sich aus herausgeschleudertem Material des Erdmantels gebildet hat. Das würde die Ähnlichkeit der Zusammensetzung von Erde und Mond erklären.“
Die gewonnenen Daten geben außerdem einen Einblick in die Geschichte des Wassers auf der Erde: Nach einer verbreiteten Annahme gelangte es erst nach der Mondbildung durch eine Serie weiterer Einschläge auf die Erde, die als „Late Veneer Event“ bekannt ist. Da die Erde viel häufiger von diesen Einschlägen getroffen wurde als der Mond, müsste sich auch hier ein messbarer Unterschied in den Sauerstoffisotopen zeigen – je nach Herkunft des einschlagenden Materials. „Da dies bei den neuen Daten aber nicht der Fall ist, können viele Meteoritenklassen als Verursacher des ‚Late Veneer‘ ausgeschlossen werden“, erklärt Erstautorin Meike Fischer, die zur Zeit der Forschung am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen tätig war. „Unsere Daten lassen sich besonders gut mit der Meteoritenklasse der sogenannten Enstatit-Chondriten erklären: Sie ähneln der Erde isotopisch und enthalten genug Wasser, um allein für den Wasserhaushalt der Erde verantwortlich zu sein.“
Prof. Dr. Andreas Pack
Georg-August-Universität Göttingen
Geowissenschaftliches Zentrum – Abteilung Isotopengeologie
Goldschmidtstraße 1
37073 Göttingen
E-Mail: apack@uni-goettingen.de
Internet: http://www.uni-goettingen.de/de/78572.html
Meike Fischer et al. Oxygen isotope identity of Earth and Moon with implications for the formation of the Moon and source of volatiles. Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2321070121
https://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?id=7688 Link zur Pressemitteilung mit Bildmaterial zum Download
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Criteria of this press release:
Journalists
Geosciences, Physics / astronomy
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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