Am 21. Juli 1969 unternahm die Menschheit ihre ersten Schritte auf einem anderen Himmelskörper. In ihren wenigen Stunden auf der Mondoberfläche sammelte die Besatzung von Apollo 11 21,55 kg Proben und brachte sie zur Erde zurück. Fast genau 50 Jahre später geben diese Proben immer noch Aufschluss über wichtige Ereignisse in der Frühzeit des Sonnensystems und die Geschichte des Erde-Mond-Systems. Die Bestimmung des Alters des Mondes ist auch wichtig, um zu verstehen, wie und zu welchem Zeitpunkt sich die Erde gebildet hat und wie sie sich zu Beginn des Sonnensystems entwickelt hat.
Diese Studie konzentriert sich auf die chemischen Signaturen der verschiedenen Arten von Mondproben, die von den verschiedenen Apollo-Missionen gesammelt wurden. Durch den Vergleich der relativen Mengen verschiedener Elemente in Gesteinen, die sich zu unterschiedlichen Zeiten gebildet haben, ist es möglich zu erfahren, wie jede Probe mit dem Mondinneren und der Erstarrung des Magmaozeans zusammenhängt“, sagt Dr. Raúl Fonseca von der Universität Köln, der zusammen mit seinem Kollegen Dr. Felipe Leitzke in Laborexperimenten Prozesse untersucht, die sich im Mondinneren abgespielt haben.
Der Mond bildete sich wahrscheinlich nach einer riesigen Kollision zwischen einem marsgroßen Planetenkörper und der frühen Erde. Im Laufe der Zeit wuchs der Mond aus der Wolke von Material, das in die Erdumlaufbahn geschleudert wurde. Der neugeborene Mond war von einem Magmaozean bedeckt, der beim Abkühlen verschiedene Gesteinsarten bildete. Diese Gesteine speicherten Informationen über die Entstehung des Mondes und sind noch heute auf der Mondoberfläche zu finden“, sagt Dr. Maxwell Thiemens, ehemaliger Forscher der Universität Köln und Hauptautor der Studie. Dr. Peter Sprung, Mitautor der Studie, ergänzt: „Solche Beobachtungen sind auf der Erde nicht mehr möglich, da unser Planet im Laufe der Zeit geologisch aktiv war.
Die Kölner Wissenschaftler nutzten das Verhältnis zwischen den seltenen Elementen Hafnium, Uran und Wolfram als Sonde, um zu verstehen, wie viel Schmelze bei der Entstehung der Mare-Basalte, d.h. der schwarzen Regionen auf der Mondoberfläche, stattgefunden hat. Dank einer noch nie dagewesenen Messgenauigkeit konnte die Studie eindeutige Trends in den verschiedenen Gesteinsgruppen feststellen, was nun ein besseres Verständnis des Verhaltens dieser wichtigen seltenen Elemente ermöglicht.
Die Untersuchung von Hafnium und Wolfram auf dem Mond ist besonders wichtig, weil sie eine natürliche radioaktive Uhr des Zerfalls des Isotops Hafnium-182 in Wolfram-182 darstellen. Dieser radioaktive Zerfall dauerte nur in den ersten 70 Millionen Jahren des Sonnensystems an. Durch die Kombination der in den Apollo-Proben gemessenen Hafnium- und Wolframinformationen mit Informationen aus Laborexperimenten kommt die Studie zu dem Schluss, dass der Mond bereits 50 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems zu erstarren begann. Diese Altersangabe bedeutet, dass ein gigantischer Einschlag vor dieser Zeit stattgefunden haben muss, was eine in der wissenschaftlichen Gemeinschaft heftig diskutierte Frage beantwortet, wann sich der Mond gebildet hat“, fügt Professor Dr. Carsten Münker vom Institut für Geologie und Mineralogie der UoC, Hauptautor der Studie, hinzu.
Maxwell Thiemens schließt: ‚Die ersten Schritte der Menschheit auf einer anderen Welt vor genau 50 Jahren brachten Proben hervor, die uns den Zeitpunkt und die Entwicklung des Mondes verstehen lassen. Da die Entstehung des Mondes das letzte große planetarische Ereignis nach der Entstehung der Erde war, liefert das Alter des Mondes auch ein Mindestalter für die Erde.‘