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Rubrik: Science Life |
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ETH-Forscher bestätigen Giant-Impact-Theorie Mond als Abfallprodukt | |
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Der Mond gilt gemäss der Theorie des "Giant Impact" als Produkt einer Kollision zwischen der Protoerde mit einem kleineren Planeten. ETH-Forscher liefern in der heutigen Science-Ausgabe weitere Beweise für die Theorie. Sie zeigen, dass die Zusammensetzung der Sauerstoff-Isotope von Erde und Mond identisch ist. Das Forscherteam von der Isotopengeologie der ETH Zürich (1) hat für die nun präsentierten Resultate insgesamt 31 Proben von verschiedenen Mondgesteinsarten untersucht, die von den Apollo-Missionen 11, 12, 15, 16 und 17 stammen. In diesen Proben wurde der Gehalt verschiedener Sauerstoff-Isotope ermittelt. Die eingesetzte Methode der Laser-Fluorination ist in den 90er-Jahren entwickelt worden und zeichnet sich durch eine um etwa den Faktor zehn verbesserte Messgenauigkeit im Vergleich zu früheren Methoden aus. Der Gehalt der Sauerstoffisotope in Mondgestein ist bereits früher untersucht worden. Die neue Methode hat jedoch die ETH-Forscher veranlasst, dies noch einmal zu tun. Die Resultate haben die Forscher erstaunt. Uwe Wiechert, Oberassistent an der ETH Zürich und Erstautor des Science-Artikels, meint dazu: "Wir wollten untersuchen, wie homogen der Mond ist oder ob noch Teile der Protoerde und des Kollisionsplaneten festzustellen sind." Obwohl sie schon vorher wussten, dass sich die Erde und der Mond aus sehr ähnlichen Isotopen zusammensetzen, hätten sie aber nie erwartet, dass sie identisch seien. Die Bedeutung der Sauerstoff-Isotopenzusammensetzung Die Zusammensetzung der Sauerstoff-Isotope kann dafür verwendet werden, um festzustellen, woher bestimmte Gesteine stammen. Haben zwei Gesteine eine identische Zusammensetzung, dann kommen sie mit grosser Wahrscheinlichkeit vom selben Mutterkörper. Die Meteoriten vom Mars haben beispielweise eine charakteristische Isotopenzusammensetzung, die sich von Erde, Mond und anderen Körpern in unseren Sonnensystem unterscheidet. Haben aber zwei grosse Körper wie Erde und Mond eine identische Isotopenzusammensetzung, sind sie aus einem identischen Mix an Komponenten und damit verbunden in einem sehr ähnlichen Abstand zur Sonne entstanden. Der Rieseneinschlag Die Theorie des "Giant Impact" ist seit über einem Jahrzehnt in der Fachwelt bekannt und wird heute weit akzeptiert. Mit ihr kann sowohl die geringe Dichte des Mondes wie auch das spezielle Drehmoment des Erde-Mond-Systems erklärt werden. Die Theorie geht davon aus, dass rund 50 Millionen Jahre nach der Geburt des Sonnensystems ein etwa Mars-grosser Planet - Theia genannt nach der Mutter der Mondgöttin Selene in der griechischen Mythologie - mit der Protoerde kollidierte. Die Protoerde war zu diesem Zeitpunkt bereits in einer späten Phase der Entstehung und hatte eine Masse, die etwa 90 Prozent derjenigen der heutigen Erde entspricht. Die Kollision muss wegen der enormen Masse der beteiligten Körper ausserordentlich energiereich gewesen sein. Die Erde ist dabei vermutlich geschmolzen und zu grösseren Teilen sogar verdampft. Die Trümmer der Kollision bildeten eine Scheibe um die Erde, woraus sich später der Mond formte. In der Folge entfernte sich der Mond immer weiter von der Erde weg und bremste zudem die Erdrotation. Diese Prozesse dauern auch weiterhin an.
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Die nun in Science vorgestellten Resultate stimmen sehr gut mit dem Szenario vom "Giant Impact" überein. Aus der praktisch identischen Zusammensetzung der Sauerstoff-Isotope von Erde und Mond lässt sich folgern, dass sich Protoerde und Theia aus demselben Mix an Komponenten gebildet hatten und die Sonne vermutlich in einem sehr ähnlichen Abstand - wie Zwillingsplaneten - umkreisten. Das heisst nun aber nicht, dass der Mond und die heutige Erde jeweils etwa gleiche Anteile von der Protoerde und von Theia bekommen haben. So zeigen Computersimulationen über den "Giant Impact", dass sich der Mond vor allem aus dem Silikatmantel von Theia gebildet haben muss. Die Kollision zweier Körper mit ähnlicher Umlaufbahn ist gemäss heutigem Wissen über die Entstehung der Planeten im Sonnensystem kein überraschendes Ereignis. Woher stammt das Wasser auf der Erde? Wenn Mond und Erde aus identischem Material bestehen, dann stellt sich die Frage, warum die beiden Himmelskörper heute so unterschiedlich sind. So ist die Erde grösstenteil von Wasser bedeckt, während man auf dem Mond fast kein Wasser findet. Schätzungen gehen davon aus, dass das gesamte Mondwasser etwa einem Drittel des Wassers im Zürichsee entspricht. Mit der Frage nach dem Ursprung des Wassers auf der Erde beschäftigt sich denn auch das Forscherteam an der ETH. Es gibt verschiedene Theorien zum Ursprung. Eine davon geht davon aus, dass das Wasser von einem Körper aus dem Asteroidengürtel stammt. Dazu Uwe Wiechert: "Es gibt verschiedene Theorien über den Ursprung des Wassers. Spannend wäre es, das kürzlich auf dem Mond gefundene Wassereis zu untersuchen und dieses mit irdischem Wasser zu vergleichen." Der Forscher erläutert weiter, dass man heute davon ausgeht, dass das Wasser, das man auf dem Mond gefunden hat, durch den Sonnenwind gebildet worden sei - relativiert aber zum Schluss: "Vielleicht gibt es auch dort noch eine Überraschung." Für eine entstprechende Forschung fehlt aber eine Wasserprobe vom Mond. |
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