Der Mond hat die Menschen schon immer interessiert. Aber erst während der Zeit von Galileo begannen Forscher, es ernsthaft zu untersuchen. Seit fast fünfhundert Jahren haben Forscher viele widersprüchliche Vorstellungen darüber vorgebracht, wie der Mond entstanden ist. Geochemiker, Kosmochemiker und andere Wissenschaftler der ETH Zürich haben ein neues Licht auf die Entstehungsgeschichte des Mondes geworfen.
Die Ergebnisse des Forschungsteams wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Science Advan veröffentlichtceszeigen, dass der Mond die lokalen Edelgase Helium und Neon aus dem Erdmantel aufgenommen hat. Die Entdeckung verschärft die ohnehin schon engen Grenzen der weithin akzeptierten Theorie des „Rieseneinschlags“, die besagt, dass die Erde und ein anderer Himmelskörper kollidierten und so den Mond bildeten.
Patricia Will untersuchte sechs Proben von Mondmeteoriten aus der Antarktis-Sammlung, die die NASA für ihre Doktorarbeit an der ETH Zürich zur Verfügung gestellt hatte. Meteoriten bestehen aus Basaltgestein, das entstand, als Magma aus dem Mondinneren strömte und schnell abkühlte. Nachdem sie sich gebildet hatten, begannen sie, zusätzliche Basaltschichten zu bedecken, um das Gestein vor kosmischer Strahlung und insbesondere vor dem Sonnenwind zu schützen. Der Abkühlungsprozess führte dazu, dass sich neben anderen im Magma gefundenen Mineralien Mondglaspartikel bildeten.
Will und ihr Team entdeckten, dass die glasigen Partikel noch die chemischen Signaturen (Isotopensignaturen) von Helium und Neon aus dem Inneren des Mondes tragen. Ihre Ergebnisse liefern überzeugende Beweise dafür, dass der Mond für die Erde charakteristische Gase geerbt hat.
Ohne den Schutz der Atmosphäre fielen ständig Asteroiden auf die Mondoberfläche. Wahrscheinlich war ein hochenergetischer Aufprall erforderlich, um die Meteoriten aus den mittleren Schichten des Lavastroms auszustoßen, ähnlich wie in den großen Ebenen, die als Lunar Mare bekannt sind. Am Ende fielen Gesteinsbrocken in Form von Meteoriten auf die Erde. Viele dieser Meteoriten wurden in den Wüsten Nordafrikas oder in diesem Fall in der kalten Wüste der Antarktis gefunden, wo sie in der Landschaft leichter zu erkennen sind.
Das Edelgaslabor der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich beherbergt ein hochmodernes Edelgas-Massenspektrometer namens Tom Dooley, das im gleichnamigen Lied von Grateful Dead besungen wird. Das Gerät erhielt seinen Namen, als frühere Forscher die hochsensiblen Geräte einmal an der Decke des Labors aufhängten, um Störungen durch die Erschütterungen des Alltags zu vermeiden.
Mit dem Tom-Dooley-Instrument konnte das Forschungsteam Glaspartikel im Submillimeterbereich von Meteoriten messen und den Sonnenwind als Quelle der nachgewiesenen Gase ausschließen. Die gefundenen Helium- und Neonpartikel waren viel größer als erwartet.
Tom Dooley ist so empfindlich, dass es tatsächlich das einzige Instrument auf der Erde ist, das solche minimalen Konzentrationen von Helium und Neon nachweisen kann. Es wurde verwendet, um diese Edelgase in 7 Milliarden Jahre alten Körnern im Murchison-Meteoriten, dem ältesten bisher bekannten Feststoff, nachzuweisen.
Zu wissen, wo man in der riesigen Sammlung von etwa 70 zertifizierten Meteoriten der NASA suchen muss, ist ein großer Schritt nach vorne. „Ich bin fest davon überzeugt, dass der Wettlauf um die Untersuchung schwerer Gase und Isotope in Meteoritenmaterial bald beginnen wird“, sagt ETH-Professor Henner Busemann, einer der weltweit führenden Wissenschaftler auf dem Gebiet der extraterrestrischen Edelgas-Geochemie. Er erwartet, dass Forscher bald nach schwieriger zu identifizierenden Edelgasen wie Xenon und Krypton suchen werden. Sie werden auch nach anderen flüchtigen Elementen wie Wasserstoff oder Halogenen in Mondmeteoriten suchen.
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