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Zusammenstoß Erde Theia

Als der Mond eine Wolke war

Seit Jahrzehnten vermuten Forscher, dass der Mond durch eine Kollision zwischen der jungen Erde und einem Planeten entstanden ist. Der entscheidende Beweis wurde erst jetzt entdeckt: Das Mondgestein enthält Spuren seiner gewaltsamen Vergangenheit.

Kosmo-Chemie 18.10.2012

2012 wird die Welt wohl nicht untergehen. Aber vor 4,5 Milliarden Jahren blieb von der Ur-Erde tatsächlich nicht viel übrig. Da nämlich kollidierte sie mit "Theia", einem anderen Planeten. Welche Energien bei dem Aufprall frei wurden, haben Forscher noch nicht berechnet. Die Größenordnungen jedenfalls liegen jenseits des Vorstellbaren: Jener Asteroid, der die Dinosaurier von der Landkarte fegte, war in etwa so groß wie Manhattan. Er besaß die Sprengkraft von Millionen Wasserstoffbomben. Theia indes war so groß wie der Mars. You do the math.

Der große Einschlag

Die Idee, dass die Mutter aller kosmischen Katastrophen gleichzeitig die Geburtsstunde des Mond gewesen sein könnte, ist in der Fachwelt unter dem Begriff "Giant Impact Hypothesis" bekannt. 1975 wurde sie zum ersten Mal bei einem Kongress vorgestellt - und seitdem haben Forscher fleißig Belege für sie gesammelt. Für die These spricht etwa, dass Mondgestein im Vergleich zur Erde wenig flüchtige Elemente wie Natrium, Kalium, Zink und Blei enthält. Sie dürften ins Weltall entschwunden sein, als sich die Wolke ehemaliger Planetenmasse nach dem großen Crash wieder zu verfestigen begann.

Wobei das Attribut durchaus relativ ist: Für Kosmochemiker gelten alle Elemente als "flüchtig", die sich unter einer Temperatur von 1.000 Grad in die gasförmige Phase verabschieden.

20 Jahre warten auf den Nachweis

Die Studie

"Zinc isotopic evidence for the origin of the Moon", Nature (doi: 10.1038/nature11507).

Laut Theorie sollten sich auch die unterschiedlich schweren Ausgaben der Elemente ("Isotope") bei der explosiven Geburt des Mondes sortiert haben. Schwere Isotope sind nämlich in der Regel träge, leichte hingegen mobiler. Bereits vor knapp 20 Jahren haben Forscher nach dem endgültigen Beweis gefahndet - jedoch ohne Erfolg. 1995 berichteten Forscher zu ihrer großen Überraschung, dass sich im Mondgestein keine Isotopen-Spuren der Kollision befänden. Stimmt die "Giant Impact Hypothesis" etwa doch nicht? Nun kommt Entwarnung aus Saint Louis im US-Bundesstaat Missouri. Frédéric Moynier von der Washington University hat das finale Puzzlestück endlich entdeckt. Es heißt: Zink.

Ö1 Sendungshinweis:

Über die Studie berichtet auch Wissen Aktuell am 18.10. um 13:55.

Er fand die entscheidenden Beweise in 20 Proben Mondgesteins, die als Meteorit auf die Erde fielen bzw. bei den Apollo-Missionen 11, 12, 15 und 17 gesammelt wurden. Wie Monyier im Fachblatt "Nature" berichtet, enthält Mondgestein ungewöhnlich große Anteile von Zink-66 und unterscheidet sich damit klar von irdischem Gestein, vom Mars und von Meteoriten.

Der Grund: Nachdem Theia in die Erde gekracht war, verdampfte der Planet und riss einen Gutteil der Erde in das All. Dass die Zinkvariante mit der Massenzahl 64 danach in die Weiten des Weltraums entkam, während sich Zink-66 dem sich bildenden Mond zuneigte, liegt an der Gravitation. Schwere Isotope geraten eher in ihre Fänge. Der Unterschied ist zwar nicht groß, aber er kann sich summieren - wie zu beweisen war.

Wer lieferte das Material?

Die Arbeit wird den Mond-Forschern angesichts dieser Studie dennoch nicht ausgehen. Bislang ist noch ungeklärt, wer den materiellen Löwenanteil beigesteuert hat. Computermodelle sagen voraus, dass Theia den Baustoff für den Mond geliefert hat. Chemische Analysen indes weisen eher auf einen irdischen Ursprung unseres Trabanten hin. Letztlich erzähle das Mondgestein auch etwas über die Geschichte unseres Heimatplaneten, sagt Monyer: "Die Geburt des Mondes war in gewisser Hinsicht auch die Geburt der Erde."

Und das gilt nicht nur in geologischer Hinsicht: Der Mond wirkt Astronomen zufolge wie ein Anker, gäbe es ihn nicht, wäre das System "Erde" deutlich instabiler. Die Erde würde sich schneller drehen und ihre Achse schlingern. Die Folge wären extremes Wetter und extreme Klimawandel. Ob unter solchen Bedingungen auch intelligentes Leben hätte entstehen können, bleibt ungewiss.

Robert Czepel, science.ORF.at

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