Felix Würsten

Mit rasanter Geschwindigkeit breitet sich der Sonnenwind durch das Sonnensystem aus. Überall wo die Teilchen des Sonnenwindes auf Gesteine oder Staubkörner treffen, hinterlassen sie feine Spuren. Mit Hilfe von präzisen Messinstrumenten kann man beispielsweise Neon-Isotope nachweisen, die als Teil des Sonnenwindes in die Staubkörner oder Gesteine drangen. Dabei zeigt sich, dass sich die Isotopen-Zusammensetzung des Neons unter der Oberfläche kontinuierlich verändert. Während in den obersten 20 bis 30 Nanometern ein Isotopen-Verhältnis gefunden wird, das ungefähr demjenigen des Sonnenwindes entspricht, misst man in den tieferen Lagen eine davon deutlich abweichende Zusammensetzung. Dies liegt unter anderem daran, dass es zwischen der hochenergetischen galaktischen Strahlung und den Kristallen der Mondproben eine Wechselwirkung gibt, die Produktion von Neon-Isotopen mit exotischer Zusammensetzung führt.

Unerwartete Verteilung

Die bisher gängige Theorie versuchte die Verteilung der Neon-Isotope in den Mondproben als Dreikomponentenmischung zu erklären, verändert sich das Isotopenverhältnis doch nicht kontinuierlich. In den obersten Lagen nimmt das Neon-20 zu Neon-22 Verhältnis kontinuierlich ab. Ab einer gewissen Tiefe stagniert dieser Trend jedoch. Es schien, dass sich neben dem Neon, das in den Kristallen durch die galaktische Strahlung produziert wird, zusätzlich noch solares Neon mit einer deutlich schwereren Zusammensetzung anreichert. Deshalb ging man bisher davon aus, dass es noch eine weitere Quelle geben muss, welche schwere Neon-Isotope in die Gesteinskörner einbringt und dass das beobachtete Muster ein Indiz für eine erhöhte Sonnenaktivität in früheren Zeiten sein könnte.

Eine Forschergruppe der ETH Zürich unter der Leitung von Rainer Wieler vom Institut für Isotopengeologie und Mineralische Rohstoffe (1) widerspricht nun dieser Interpretation in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Science. (2) Zusammen mit Wissenschaftlern der Universität Bern und amerikanischen Forschern hat das Team Neon-Isotope analysiert, die im Rahmen der Genesis-Mission der NASA auf einer metallischen Glasscheibe eingefangen wurden. Die Sonde startete im Jahr 2001, umkreiste währen gut zwei Jahren die Sonne und kehrte im Jahr 2004 mit einer Bruchlandung wieder auf die Erde zurück.

Je schwerer, je tiefer

In den Genesis-Proben fanden die Forscher nun eine ähnliche Verteilung der solaren Neon-Isotope wie in den Mondproben. "Während der Genesis-Mission wurde die Aktivität der Sonne genau überwacht", erklärt Ansgar Grimberg, Erstautor der Studie und Doktorand am Institut für Isotopengeologie. "Wendet man nun die Erkenntnisse der Genesis-Studie auf die Mondproben an, so können wir ausschliessen, dass die schweren Isotope aufgrund einer erhöhten Sonnenaktivität in die Mondproben gelangten." Vielmehr handele sich es hier um ein mechanisches Phänomen: "Die schweren Neon-Isotope des Sonnenwindes dringen auf Grund ihrer höheren kinetischen Energie tiefer in die Staubkörner ein. Deshalb kommt es unterhalb der obersten Schicht zu einer Fraktionierung der Isotope. Erst in grösseren Tiefen überwiegt die Neon-Signatur der galaktischen Strahlung die des Sonnenwindes.