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Wasser auf dem Mond: Mondwasser stammt vermutlich von der Protoerde

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Wasser im Inneren des Mondes könnte denselben Ursprung wie jenes auf der Erde haben – dies behauptet nun ein Forscherteam um Alberto Saal von der Brown University. Demnach erbte der Mond seine geringen Wasservorkommen zum Teil von der Protoerde, aus der sich der Erdtrabant einst nach einer gigantischen kosmischen Kollision mit einem marsgroßen Planeten, genannt "Theia", formte.

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Eine Kollision kosmischen Ausmaßes formte den Mond. | Eine Kollision kosmischen Ausmaßes formte den Mond – so eine der gängigen Theorien. Demnach prallte ein etwa marsgroßes Objekt auf die junge Erde und schleuderte dabei große Mengen Gesteinsmaterial ins All, das dann den Mond bildete.

Der vermeintlich staubtrockene Erdmond enthält tatsächlich geringe Mengen Wasser: Es findet sich auf seiner Oberfläche in tiefen Kratern am Südpol, zudem aber auch gebunden in der Kristallstruktur des Gesteins. Die Herkunft des Wassers ist allerdings umstritten: Theorien sehen Kometeneinschläge oder die Urerde als Quelle.

Alberto Saal und seine Kollegen untersuchten das in vulkanischen Gläsern vom Mond gebundene Wasser nun mittels Isotopenanalyse. Dabei machten sie sich den Umstand zu Nutze, dass das Verhältnis des schweren Wasserstoff-Isotops Deuterium zu gewöhnlichem Wasserstoff Hinweise auf die Herkunft des Wassers gibt: Ist der Deuterium-Anteil besonders hoch, stammt es höchstwahrscheinlich vom Rand des Sonnensystems – etwa von Kometen. Ein geringer Anteil des Isotops deutet hingegen auf einen Ursprung im inneren Bereich unseres Sternsystems hin. Genau letzteres scheint der Fall zu sein: Das Mondwasser weist dasselbe Isotopenverhältnis auf wie bestimmte Meteorite aus dem Asteroidengürtel, die sogenannten kohligen Chondrite. Auch das Wasser auf der Erde zeigt diese Isotopensignatur. "Die einfachste Erklärung für unsere Entdeckung ist, dass Wasser bereits auf der Proto-Erde vorkam, als es zu der gewaltigen Kollision kam", meint Saal daher.

Der Astrophysiker James Greenwood hatte zuvor nach einer Analyse des Isotopenverhältnisses in Apatiten Kometen als Wasserquelle ausgemacht. Saal gibt jedoch zu bedenken, dass Apatite während der Bildung des Mondes erst sehr spät aus dem lunaren Magmaozean auskristallisierten, was durch Entgasung zu einer deutlich erhöhten Deuterium-Konzentration führen kann. Dies könnte die Ergebnisse von Greenwood erklären. Die vulkanischen Gläser, die Saal und seine Kollegen in ihrer Studie verwendeten, sind hingegen als Magmaeinschlüsse vor Entgasung geschützt und liefern daher keine verfälschten Ergebnisse.

Wenn das Wasser auf dem Mond von der Erde stammt, wirft dies jedoch eine heikle Frage auf: Während der Kollision der Protoerde mit Theia müssten flüchtige Elemente wie Wasser bei Temperaturen von 5000 bis 7000 Kelvin sofort verdampft sein. Eine mögliche Lösung des Problems deutet Saal an: "Wenn geschmolzenes und verdampftes Silikat um die Erde und die protolunare Scheibe eine Hülle bildete, könnte dies als eine Art Puffer den Verlust des gesamten Wassers verhindert haben."

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