Mondentstehung Kollision im planetaren Kreißsaal

Die Mondentstehung war, wie Wissenschaftler schon länger vermuten, eine Problemgeburt. Neue Hinweise auf den katastrophalen Ursprung des Erdtrabanten haben jetzt deutsche Planetenforscher gefunden.


Als vor viereinhalb Milliarden Jahren inmitten eines trüben Urnebels das Sonnenfeuer zündete, leitete das eine Gründerzeit der planetaren Ur-Körper ein: Allerorten verdichtete sich Staub zu so genannten "Planetesimalen", jenen Bausteinen, aus denen nach und nach die heutigen Trabanten heranwuchsen. Doch die Revierfrage zwischen den halbfertigen Himmelskörpern war alles andere als geklärt.

Falschfarbenaufnahme des Mondes: Gewaltsame Geburt
NASA

Falschfarbenaufnahme des Mondes: Gewaltsame Geburt

Die junge Erde war fast auf ihre heutige Größe angewachsen und sammelte die letzten vagabundierenden Brocken auf, als der Katastrophentag anbrach. Ein riesiger Körper, etwa so groß wie der Mars, tauchte mit Kollisionskurs am Himmel auf. Der planetare Heißsporn - Forscher reden nüchtern vom "Impaktor" - wurde beim Aufprall völlig zerrieben, die Erde arg in Mitleidenschaft gezogen. Dafür schlug die Geburtsstunde eines anderen Himmelskörpers: Aus Trümmerstücken beider Planeten formierte sich der Erdmond.

Das filmreife Katastrophenszenario ist in Forscherkreisen mittlerweile weithin anerkannt. Wissenschaftler haben den "Big Impact" nicht nur glaubwürdig in Computersimulationen durchgespielt. Sie tragen auch experimentelle Befunde zusammen, um Details der gewaltsamen Mondgeburt zu entschlüsseln. Analysen der bei Apollo-Missionen gesammelten Felsbrocken lieferten bereits Hinweise auf die Kollision: Mond und Erde zeigen eine verblüffende chemische Ähnlichkeit, sind also vermutlich aus dem gleichen Ur-Material entstanden.

Weitere Erkenntnisse hat jetzt ein Forscherteam um Carsten Münker von der Universität Münster im Fachmagazin "Science" vorgelegt. Gemeinsam mit Kollegen vom Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie fand der Geochemiker Belege für die gleichzeitige Entstehung von Mond und dem metallischen Erdkern.

Dazu bestimmte das Team die Mengenverhältnisse der seltenen chemischen Elemente Niob und Tantal in Gesteinen von Erde und Mond sowie in verschiedenen Meteoritentypen. "Die beiden Elemente sind wie eineiige Zwillinge", erläutert Münker. "Bei chemischen Reaktionen verhalten sie sich fast gleich und werden nicht voneinander getrennt, deshalb kommen sie überall im Sonnensystem im gleichen Verhältnis vor."

Auf der Erde ist das Universalverhältnis jedoch gestört. Münker: "In der Silikathülle der Erde finden wir eine eigentümliche Niob-Verarmung, weil ein Teil des Metalls vom Erdkern aufgenommen wurde." Das Niob konnte, betont der Forscher, nur bei der Kernbildung der vergleichsweise großen Erde verloren gehen. Doch es mangelt auch in der Nachbarschaft an dem seltenen Element: "Das Niob-Defizit haben wir auch im Mondgestein gefunden", sagt Münker.

Weil der Erdtrabant das Niob nicht selbst verschwinden lassen konnte, muss er, so die Schlussfolgerung der Wissenschaftler, etwa zur gleichen Zeit wie der Erdkern entstanden sein. Dieser trennte sich früheren Analysen zufolge vor 4,533 Milliarden Jahren vom Erdmantel, mindestens ebenso alt dürfte also der Mond sein.

Allerdings ist die lunare Niob-Verarmung weniger stark ausgeprägt - ein Umstand, den die Forscher auch auf die Vermischung von Erdgestein und Impaktor-Material zurückführen. Aus den Daten lässt sich sogar die Rezeptur für den Trabanten herauslesen: "Der Erdanteil im Mond", so Münker, "beträgt mindestens 50 Prozent." Der Wert könnte, je nachdem wie viel Niob vor dem Einschlag bereits im Erdkern versunken war, sogar noch höher liegen. Klar ist Münker zufolge jedoch, dass der gewaltige Streifschuss die heißblütige Jungerde weiter erhitzte: Ihr planetenweiter Ozean aus geschmolzenen Magma erreichte eine Tiefe von rund 800 Kilometern.



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