Die Erde und erdähnliche (terrestrische) Planeten im inneren Sonnensystem sind durch Kollisionen von Protoplaneten entstanden. Vermutlich ereignete sich der letzte dieser gigantischen Zusammenstöße, als die Erde von einem marsgroßen Körper getroffen wurde. Es wird angenommen, dass bei dieser Kollision Fragmente des Protoerdmantels sowie geschmolzene und teilweise verdampfte Materie in die Erdumlaufbahn geschleudert wurden, woraus sich der Mond bildete.

Wie sich die Erde von einem glühend heißen Planeten, der höchstwahrscheinlich von einigen Tausend Kilometern mächtigen Magma-Ozeanen bedeckt war, zu einem bewohnbaren Planeten mit flüssigem Wasser an der Oberfläche und einer Atmosphäre und Biosphäre entwickelt hat, ist in Teilen noch ungeklärt. Physikalische, chemische und mineralogische Prozesse (Differenzierung in unterschiedliche Reservoire, Abkühlung und Kristallisation) im Erdinneren, vor allem aber der intensive Beschuss durch kosmische Körper, die dem Erdinneren zusätzliche Masse und Wärme zuführten, haben diesen wichtigen Zeitraum in der Entwicklung unseres Planeten maßgeblich geprägt. Da auf der Erde so gut wie keine Gesteine und Minerale aus dieser Zeit (zwischen 4,5-3,8 Milliarden Jahren vor heute) erhalten sind, kommt dem Mond eine Schlüsselrolle zu, da er als Archiv der Bombardierungsgeschichte des Erde-Mond-Systems angesehen werden kann.

_{Text verändert nach: Wünnemann K, Güldemeister N et al (2019) https://www.museumfuernaturkunde.berlin/de/wissenschaft/spaete-akkretion-der-terrestrischen-planeten}

Die Daten

Es wurden fünf verschiedene Mondgesteine (sog. Impakt-Brekzien) analysiert. Der Datensatz enthält Konzentrationsdaten für Chalkogene (S, Se und Te) und hoch siderophile Elemente (Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt und Au), die mittels Isotopenverdünnungsmethode und Plasma-Massenspektrometrie analysiert wurden.

Veröffentlichung des Datensatzes: Gleißner P, Becker H (2020) https://doi.org/10.35003/WPRF5U

Forschungsergebnisse

Die untersuchten Impaktgesteine sind ca. 3.9 Milliarden Jahre alt und sind die wichtigsten Zeugnisse der Entstehung der großen Impaktbecken auf dem Mond. Der Datensatz wirft ein neues Licht auf das Inventar und das Verhalten von siderophilen (Eisen-liebend) Elementen unterschiedlicher Flüchtigkeit in speziellen Mondgesteinen, sog. Impakt-Brekzien (= Brekzien, die durch Einschläge von Meteoriten entstanden sind). Darüber hinaus ergeben sich neue Erkenntnisse über die Zusammensetzung und den Gehalt an flüchtigen Elementen der Mondkruste und des Impaktormaterials, über den Zeitpunkt des Auftreffens auf der Mondoberfläche und über die Vermischung dieser Materialien.

Alle untersuchten Gesteine weisen fraktionierte Elementmuster für die hoch siderophilen Elemente auf, die für differenziertes Metall charakteristisch sind (ähnlich der Zusammensetzung von Eisenmeteoriten). Deshalb lässt sich annehmen, dass sie metallreiches Material aus dem Kern eines differenzierten Planetesimals (Vorläufer von Planeten) widerspiegeln, das als Meteorit auf dem Mond einschlug. Eine der untersuchten Gesteinsproben weist jedoch zusätzlich unfraktionierte S, Se, Te und Ir Verhältnisse auf (ähnlich der Zusammensetzung primitiver Meteorite). Die Erhaltung unerschiedlicher Elementmuster in einer einzigen Gesteinsprobe zeigt die Vermischung von differenziertem und primitivem Impaktormaterial und deren Homogenisierung in einer Einschlagsschmelze. Vergleiche der Verhältnisse hoch siderophiler Elemente zwischen den Gesteinen von verschiedenen Apollo-Landestellen deuten darauf hin, dass der Bestand an siderophilen Elementen vieler gleichartiger Mondgesteine durch ähnliche Mischungsprozesse beeinflusst wurde.

Veröffentlichung des Fachzeitschriftenartikels: Gleißner P, Becker H (2020) https://doi.org/10.1111/maps.13557

_{Texte verändert nach: Gleißner P, Becker H (2021) https://doi.org/10.1111/maps.13557}