Ist der Mond älter als gedacht?

Früher Ursprung: Forscher haben die Bildung des Mondes neu datiert. Demnach ereignete sich die katastrophale Kollision, aus der der Erdtrabant hervorging, schon vor 4,51 Milliarden Jahren – nur rund 50 Millionen Jahre nachdem das Sonnensystem entstand. Die Indizien für diese Datierung lieferten unter anderem Isotopenverhältnisse in Mondgesteinsproben, die vor 50 Jahren von den Apollo-Astronauten zur Erde zurückgebracht wurden.

Der Erdmond ist das Resultat einer kosmischen Katastrophe – der Kollision der jungen Erde mit einem marsgroßen Protoplaneten. Dies hinterließ eine glühende, beschädigte Erde und einen um sie kreisenden Trümmerring, aus dem sich dann der Mond bildete. Gängiger Annahme nach war der Erdtrabant zunächst von einem Magmaozean bedeckt, der dann allmählich erkaltete.

Doch wann geschah diese große Katastrophe? Bisher sind sich Forscher darüber uneins: Einige datieren die Mondentstehung auf gut 4,5 Milliarden Jahre, jüngere Studien dagegen berichten von  Indizien für ein Alter von nur knapp 4,4 Milliarden Jahren. In beiden Fällen beruht die Datierung auf der chemischen und isotopischen Zusammensetzung von Mondgesteins-Proben, die vor rund 50 Jahren von den Apollo-Astronauten zurückgebracht wurden.

Mondgestein: Diese Probe ist ein Ilmenit-Basalt, der während der Apollo-12-Mission gesammelt wurde.. © Maxwell Thiemens 2019

Rätsel um Wolfram-Überschuss

Jetzt haben Maxwell Thiemens von der Universität zu Köln und sein Team einen Teil der Apollo-Proben erneut untersucht. Ihre Datierung beruht auf dem Verhältnis des radioaktiven Isotops Hafnium-182 zu Wolfram-182. Schon länger ist bekannt, dass einige Mondbasalte einen im Vergleich zur Erde höheren Anteil an Wolfram aufweisen.

In früheren Studien hatten einige Forscher diesen Überschuss damit erklärt, dass die junge Erde wegen ihrer größeren Oberfläche häufiger von Meteoriten getroffen wurde als der Mond. Diese waren eher Wolfram-arm und veränderten so das Elementverhältnis stärker als beim Mond. Einer anderen Theorie nach könnte der erhöhte Wolframgehalt des lunaren Gesteins aber auch ein
Indiz dafür sein, dass diese Gesteine zu einem Zeitpunkt entstanden, als noch viel Hafnium-182 vorhanden war, das zu Wolfram zerfallen konnte.

Test mit Isotopenanalysen und Modellsimulationen

Welche dieser Theorien stimmen könnte, haben Thiemens und sein Team nun überprüft. Dafür analysierten sie verschiedene Gesteinsproben vom Mond auf das Verhältnis von Hafnium zu Wolfram und von Uran zu Wolfram hin. Das Ergebnis: Die kombinierten Isotopenanteile bestätigen, dass vor allem die lunaren Basalte einen deutlich höheren Anteil von Wolfram besitzen als die irdischen Mantelgesteine.

Mithilfe eines Modells ermittelten die Forscher dann, ob diese Isotopenverhältnisse eher durch Meteoriteneinschläge oder durch ein junges Alter des Mondes erklärbar sind. Dafür simulierten sie ein Szenario mit einer späten Entstehung des Mondes und starkem Meteoritenbombardement und zwei verschiedene Varianten einer frühen Mondbildung.

50 Millionen Jahre nach Entstehung des Sonnensystems

Nach Auswertung aller Ergebnisse kommen die Forscher zu dem Schluss: „Die lunare Differenzierung muss sich schon 40 bis 60 Millionen Jahre nach Bildung des Sonnensystems ereignet haben“, so Thiemens und sein Team. Gängiger Annahme nach entstand das Sonnensystem vor 4,56 Milliarden Jahren. Demnach muss der Mond rund 4,51 Milliarden Jahre alt sein. Er könnte demnach deutlich älter sein als die bisher teilweise angenommenen 4,36 oder 4,4 Milliarden Jahre.

„Das mag für einen Außenstehenden sehr ähnlich klingen, ist aber für uns Geowissenschaftler markant“, erklärt Seniorautor Carsten Münker von der Universität zu Köln. „Denn das verändert zum Beispiel auch Modelle dazu, wann die Erde entstanden ist.“ (Nature Geoscience, 2019; doi: 10.1038/s41561-019-0398-3)

Quelle: Universität zu Köln