Glasgow – Der Mond ist nach heutigem Wissen in der Entstehungsphase des Sonnensystems aus den Trümmern des Zusammenpralls der Ur-Erde mit dem marsgroßen Himmelskörper Theia entstanden. Aber wann war das genau? Neue Untersuchungen von Mondstaub, der von den Astronauten der Mission „Apollo 17“ zur Erde gebracht worden war, liefern jetzt ein Mindestalter von 4,46 Milliarden Jahren. Damit sei der Erdtrabant 40 Millionen Jahre älter als aufgrund früherer Messungen angenommen, berichtet ein internationales Forschungsteam im Fachblatt „Geochemical Perspectives Letters“.
Die Kollision von Theia mit der Ur-Erde war so gewaltig, dass große Mengen an Gestein sich verflüssigten oder gar verdampften und ins All katapultiert wurden. Der sich aus Trümmern bildende Mond bestand zunächst vollständig aus flüssigem Gestein. Erst als sich dieser „lunare Magma-Ozean“ an der Oberfläche ausreichend abgekühlt hatte, konnten sich dort feste Gesteine und damit auch Zirkon-Kristalle bilden. Da solche Kristalle gegen spätere Veränderungen nahezu immun sind, eignen sie sich besonders gut zur Altersbestimmung: Ihr Alter liefert einen Mindestwert für das Alter des Erdtrabanten.
Das Team um Jennika Greer von der University of Glasgow in Großbritannien hat jetzt erstmals Mondstaub mithilfe einer sogenannten tomografischen Atomsonde untersucht. Dazu haben die Forscher die nur wenige Tausendstel Millimeter großen Zirkon-Kristalle zunächst mithilfe eines Ionenstrahls „angespitzt“. Die so erzeugte sehr scharfe Spitze macht es möglich, einzelne Atome aus der Probe herauszulösen. „Wir haben einen Ultraviolett-Laser verwendet, um einzelne Atome an der Spitze zu verdampfen“, so Greer.
Die verdampften Atome durchqueren ein spezielles Analysegerät – ein Massenspektrometer – und verraten so ihre Identität: Je nach Gewicht der Atome bewegen sie sich unterschiedlich schnell. „So erfahren wir Atom für Atom, woraus die Kristalle genau bestehen“, erklärte Greer. Aus der Beimischung bestimmter Elemente in den Kristallen können die Forscher das Alter des Kristalls bestimmen.
Greer und ihre Kollegen verwendeten dazu Uran und Blei. Denn eine bestimmte Art von Uran – das Isotop Uran-238 – verwandelt sich durch radioaktiven Zerfall in Blei, und zwar mit einer Halbwertszeit von 4,5 Milliarden Jahren. Seit der Entstehung des Sonnensystems hat sich also etwa die Hälfte des Urans in Blei verwandelt. Die genaue Messung der Häufigkeit von Uran- und Blei-Atomen in den Zirkon-Kristallen liefert den Forschern daher das Alter der Kristalle. Das Ergebnis: 4,46 Milliarden Jahre. Die zuvor genaueste Messung an einer anderen Gesteinsprobe hatte ein Alter von 4,42 Milliarden Jahren geliefert.