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News: Halbe-halbe

Aus dem Vergleich von Erd- und Mondgestein sowie Meteoriten konnten Forscher die Entstehungsgeschichte des Mondes rekonstruieren. Demnach entstand er nach der Kollision der Erde mit einem Kleinplaneten und besteht zur Hälfte aus Erdmaterial.
Halbe-halbe
Seit jeher macht sich der Mensch Gedanken über den Ursprung des Mondes, und schon früh erkannte er, dass der Mond um die Erde kreist und Ebbe und Flut, sowie gelegentlich eine Sonnenfinsternis erzeugt. In einem lag man jedoch lange falsch und glaubte, dass sich die Erde den Mond mit ihrer Anziehungskraft "eingefangen" hat.

Doch nachdem die Astronauten die ersten Gesteinsproben vom Mond heimbrachten, ist klar, dass der Mond in seiner chemischen Zusammensetzung der Erde zwar sehr ähnlich ist – sich aber in vielsagenden Details von ihr unterscheidet. So hat der Mond beispielsweise einen viel geringeren Gehalt an Eisen als die Erde. Aus diesem Grund gehen die Planetenforscher heute davon aus, dass der Erdtrabant infolge eines Zusammenprall der Erde mit einem Kleinplaneten entstand.

Allerdings rätseln die Forscher seit über 20 Jahren darüber, wann dieser marsgroße Planet mit dem Namen Theia (benannt nach der antiken Mutter der Mondgöttin Selene) in die Erde prallte und wie viel Mondmaterial jeweils von den beiden Elternplaneten stammt.

Geowissenschaftler der Universität Münster und vom Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie konnten jetzt diese Frage durch genaue Messungen des Gehalts der seltenen chemischen Elemente Niob (Nb) und Tantal (Ta) in Gesteinen von der Erde, vom Mond und in Meteoriten klären.

Diese beiden Elemente verhalten sich fast wie "eineiige Zwillinge": Sie reagieren chemisch ganz ähnlich und kommen deshalb überall im Sonnensystem im gleichen Verhältnis vor. Dies geht etwa aus Untersuchungen von Meteoriten aus dem Asteroidengürtel und vom Mars hervor, die in den äußeren Schichten dieser Himmelskörper ganz normale Niob- und Tantalgehalte belegen.

Doch wie Carsten Münker und seine Kollegen jetzt zeigten, gibt es von dieser Regel Ausnahmen. So fanden sie heraus, dass in Erdkruste und Erdmantel – relativ zum Tantal – etwa 30 Prozent Niob fehlen. Doch da die beiden Elemente in der Materie, aus der die Erde entstand, sicher mit der im Sonnensystem üblichen Verteilung vorlag, bedeutet dies, dass das fehlende Niob wohl im Erdkern zu finden ist.

Die Erklärung dafür liegt in der Größe der Erde. Denn Niob löst sich im metallischen Kern nur unter großem Druck. Und im Vergleich etwa zum Mars ist die Masse der Erde so groß, dass in ihrem Inneren der Druck ausreichend groß war, um dem Erdmantel jenes Niob zu entziehen.

Interessanterweise sind aber auch die Gesteinen vom Mond an Niob verarmt, sodass die Forscher hier den Schluss ziehen, dass Theia die Erde rammte, als deren Kruste und Mantel bereits einen Teil ihres Niobs an den Erdkern verloren hatten. Bei der Kollision wurde Theia demnach zerstört und zusammen mit großen Teilen der äußeren Schichten der Erde in den Weltraum geschleudert. Der Erdkern blieb dabei weitgehend unverletzt – und das ist der Grund, warum der Mond viel weniger Eisen enthält als die Erde.

Schließlich konnten die Forscher über die fehlende Niobmenge im Mond sogar abschätzen, dass unser Trabant ungefähr zur Hälfte aus der an Niob verarmten Silikathülle der Erde besteht und zur anderen aus den Überresten von Theia – und dass Theia vor ziemlich genau 4,533 Milliarden Jahren auf die Erde stieß, also nur rund 30 Millionen Jahre nach deren Entstehung.

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