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ETH-Forscher datieren erstmals die Entstehung des Mondes
Geburtsdatum von Erde und Mond gefunden

Ein Forscherteam der ETH Zürich sowie der Universitäten Münster, Köln und Oxford haben die Entstehung des Mondes erstmals präzise datiert. Sie können zeigen, dass der Mond vor 4527 Millionen Jahren entstanden ist. Dieses Alter stützt die gängige Theorie der Mondentstehung und ist gleichzeitig die "Geburtsstunde" der Erde. Die Resultate werden in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Science publiziert.

Bisherige Abschätzungen für das Alter des Mondes stützten sich im wesentlichen auf relativ ungenaue Datierungen von wenigen Mondgesteinen, die zeigen, dass der Mond irgendwann in den ersten 100 Millionen Jahren unseres Sonnensystems entstanden sein muss. Ein Forscherteam des Instituts für Isotopengeologie der ETH Zürich und der Universitäten Münster, Köln und Oxford hat für die nun präsentierten Resultate Metalle aus Mondproben der verschiedenen Apollo-Missionen untersucht. In diesen Metallen wurden kleinste Mengen des Elements Wolfram untersucht. Die neuen hoch präzisen Messungen zeigen, dass eine bestimmte Art von Wolfram - das Isotop Wolfram-182 - in Mondgesteinen unterschiedlich häufig vorkommt. Diese Unterschiede werden von den Forschenden benutzt, um das Alter des Mondes zu berechnen.

527 Millionen Jahre alter Mond
Mond
Das Forscherteam kann das Isotop Wolfram-182 zur Altersbestimmung von Prozessen benutzen, die sehr lang zurückliegen. Wolfram-182 ist teilweise durch den radioaktiven Zerfall von Hafnium-182 entstanden. Dieses Hafnium-182 war ein sehr instabiles Isotop und ist, für geologische Zeiträume sehr schnell, innerhalb der ersten 60 Millionen Jahren unseres Sonnensystems komplett zerfallen.

Unterschiede in der Häufigkeit von Wolfram-182 in den Mondgesteinen weisen daher darauf hin, dass es ausreichende Mengen des radioaktiven Mutterisotops Hafnium-182 gab. Findet man keinen Unterschied in der Häufigkeit von Wolfram-182, müssen die Gesteine mehr als 60 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems entstanden sein.

Gibt es jedoch Variationen in Wolfram-182, dann kann deren Entstehung eingegrenzt und eine genaue Altersbestimmung durchgeführt werden: je grösser die Unterschiede in der Häufigkeit von Wolfram-182, desto länger muss die Entstehung zurückliegen.

Die Resultate der Forschergruppe belegen nun erstmals, dass Mondgesteine unter-schiedliche Mengen Wolfram-182 enthalten, das durch den Zerfall von Hafnium-182 gebildet wurde. Aus diesen Unterschieden berechneten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen, dass der Mond vor 4527±10 Millionen Jahren entstanden sein muss. Dies entspricht 30 bis 50 Millionen Jahren nach Entstehung des Sonnensystems.

Rieseneinschlag als Geburtsereignis

Die Theorie des "Giant Impact" ist seit fast 30 Jahren in der Fachwelt bekannt und wird heute weit herum akzeptiert. Die Theorie geht davon aus, dass ein etwa Mars-grosser Planet mit der Protoerde kollidierte. Die Trümmer der Kollision bildeten eine Scheibe um die Erde, woraus sich der Mond formte. Die durch den Giant Impact freigesetzte Energie hat einen Grossteil des Mondes aufgeschmolzen und einen Magmaozean erzeugt. Nach den neuen Ergebnissen muss der Magmaozean auf dem Mond sehr schnell, in weniger als 20 Millionen Jahren, komplett erstarrt sein. Die in Science vorgestellten Ergebnisse liefern wichtige Belege für die Hypothese des Giant Impacts. Die neue Altersbestimmung zeigt, dass der Mond zu einem Zeitpunkt entstanden ist, als es schon Planeten in unserem Sonnensystem gab, wie zum Beispiel den Mars. Es ist daher wahrscheinlich, dass der Mond durch die Kollision zwischen Planeten entstanden ist.

Mondgesteine entschlüsseln "Geburtsstunde" der Erde

Kollisionen zwischen Planeten waren ein häufiges Ereignis in der frühen Geschichte unseres Sonnensystems. So entstand die Erde durch eine Vielzahl solcher Kollisionen, die zu einem allmählichen Anwachsen der Erde zu ihrer heutigen Grösse führten. Der Giant Impact war jedoch ein in seinem Ausmass einmaliges Ereignis in unserem Sonnensystem. Er ist mit grosser Wahrscheinlichkeit das letzte Ereignis im Wachstum der Erde und markiert damit das Ende der Erdentstehung. Das Alter des Mondes ist daher zugleich die Geburtsstunde der Erde. "Bisher konnte der Zeitpunkt der Entstehung der Erde nie eindeutig bestimmt werden", so Thorsten Kleine vom Institut für Isotopengeologie der ETH Zürich, "bisherige Altersabschätzungen waren sehr modellabhängig und kamen zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen. Nun können wir das erste Mal aufgrund von Messungen die Geburtsstunde der Erde bestimmen". Kleine hält fest, dass die ältesten Gesteine, die man heute auf der Erde findet, mindestens 500 Millionen Jahren jünger als die Erde selbst sind. Sie lassen daher keine eindeutigen Schlussfolgerungen auf die Entstehung der Erde zu. Mondgesteine dagegen enthalten solche Information über die Entstehung von Erde und Mond. Thorsten Kleine dazu: "Uns Wissenschaftlern öffnet der Mond damit einen Einblick in die Geburtsstunde unseres Planeten."

Quelle: Text ETH Zürich, Departement Erdwissenschaften der ETH, November 2005
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