Erd- und Mondmaterial haben denselben Ursprung, haben Forscher von der ETH Zürich und der Kölner Universität nun herausgefunden. Und widersprechen damit der Lehrmeinung, dass das Mondgestein vom Planeten stammt, der damals vor Urzeiten mit der Erde kollidierte. Bereits vor zwei Jahren hatten Thorsten Kleine und sein Team vom Institut für Isotopengeologie an der ETH Zürich Schlagzeilen gemacht. Damals glaubten sie, erstmals das Alter des Mondes – und damit auch der Erde in der heutigen Form – festgemacht zu haben (die baz berichtete). Vor genau 4527 (plus/minus zehn) Millionen Jahren, also 30 bis 50 Millionen Jahre nach Entstehung des Sonnensystems, habe sich die Kollision zwischen einem mars-grossen Planeten und der Erde ereignet, welche die Formierung des Erdtrabanten zur Folge hatte. Dies hatten die ETH-Forscher im Herbst 2005 im Wissenschaftsmagazin «Science» rapportiert.Ganz im Sinne, dass Wissenschaft eben ein fliessender Prozess ist, muss Thorsten Kleine seine Aussage nun etwas revidieren. «Wir hatten damals nur sehr wenig Mondmaterial zur Verfügung, da haben sich wegen einer Verunreinigung Ungenauigkeiten eingeschlichen», sagt er heute. Inzwischen sind seinem Team von der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa neue und grössere Mengen Mondproben zur Analyse überlassen worden. Diese haben nun ergeben, dass Erde und Mond doch noch ein wenig jünger sind, nämlich «bloss» 4450 bis 4500 Millionen Jahre alt.
Der eigentliche Clou ist aber ein anderer Schluss, der aus den neuen Analysenresultaten gezogen werden kann. Sie sind in der heutigen Ausgabe von «Nature» publiziert. Thorsten Kleine und sein Doktorand Matthieu Touboul glauben nämlich nachweisen zu können, dass das Material, aus dem Erde und Mond geschaffen sind, ein und denselben Ursprung hat. Dies widerspricht den gängigen und durch Computermodelle erhärteten Vorstellungen, wonach der Mond eigentlich ein Rumpfgebilde des Planeten sei, des Impaktors, der damals mit der Erde kollidiert war. «Da sehe ich nur zwei Möglichkeiten. Entweder stimmen die Computermodelle nicht und der Mond ist eben doch ein Teil der Erde, der bei der Kollision herausgeschlagen wurde», sagt Thorsten Kleine im Gespräch mit der baz. «Oder die zunächst magma-artige vom fremden Planeten stammende Mondmasse hatte sich während der Abkühlphase wie ein Ring um die Erde gelegt, wobei zwischen Ring und Erdkern ein intensiver chemischer Austausch stattfand.» So zumindest wäre die nahe geochemische Verwandtschaft zwischen Erde und Mond erklärbar.
Um diese Zusammenhänge zu verstehen, ist daran zu erinnern, dass sich die Isotopenzusammensetzung der verschiedenen Planeten unseres Sonnensystems wie Fingerabdrücke voneinander unterscheiden. Gemessen wurde im vorliegenden Fall das Wolfram-Isotop mit der Massezahl 182, dessen Häufigkeit für jeden Planeten und Meteoriten typisch variiert. Bestünde also der Mond aus dem Material des Kompaktors, würde sich sein Wolfram-Fingerabdruck von demjenigen der Erde unterscheiden. Aber eben dies tut er nicht.
Die Messung von Wolfram-182 kann aber auch zur Altersbestimmung von Prozessen genutzt werden, die sehr lange zurück liegen. Denn Wolfram-182 ist teilweise durch den radioaktiven Zerfall von Hafnium-182 entstanden. Dieses war sehr unstabil und verschwand daher in den ersten 60 Millionen Jahren aus unserem Sonnensystem. Von diesem Zeitpunkt an konnte daher auch kein neues Wolfram-182 entstehen. Die laut Kleine «bisher genauesten Messungen des Wolfram-182-Gehalts haben gezeigt, dass die verschiedenen Mondproben identische Konzentrationen dieses Isotops besitzen». Daraus schliessen die Forscher, dass die Mondgesteine nach dem Verschwinden von Hafnium-182, also vor 4500 bis 4450 Millionen entstanden sein mussten. Mehr noch: Da die grosse Kollision wahrscheinlich der letzte Akt in der Entstehung des Planeten Erde war, kann deren Geburtstag aufs gleiche Datum festgelegt werden. Zumindest bis noch genauere Analysen neuer Mondproben wiederum zu anderen Schlüssen führen …