Die Geschichte des Mondes beginnt mit einer gewaltigen Kollision in der Frühzeit des Sonnensystems. Dabei stieß der etwa marsgroße Protoplanet Theia mit der jungen Erde zusammen. Als Folge wurde die Erde fast zerstört und riesige Mengen an verdampftem Material wurden ins All hinausgeschleudert. Aus diesen um die Erde kreisenden Trümmern bildete sich der Mond. Er war anfangs vollständig von einem Ozean aus heißem, flüssigem Gestein bedeckt, der dann in den folgenden Jahrmillionen zur lunaren Kruste erstarrte. Doch wann diese Ereignisse geschahen und wie alt der Mond infolgedessen ist, war bislang strittig. Während die meisten Analysen von lunarem Gestein nahelegten, dass der Erdtrabant vor 4,35 Milliarden Jahren entstand, datieren andere Studien seine Entstehung schon auf die Zeit vor rund 4,51 Milliarden Jahren. Vor allem einige einzelne Zirkone schienen auf dieses höhere Alter hinzudeuten.
Frühe Hitze durch Gezeitenkräfte
Doch was steckt hinter diesen Diskrepanzen? Ein Team um Francis Nimmo von der University of California in Santa Cruz könnte diese Frage nun geklärt haben. Für ihre Studie hatten sie untersucht, wie sich der Mond in seiner Anfangszeit entwickelte. „Uns interessiert besonders die Phase, als der Abstand zwischen Erde und Mond nur etwa ein Drittel der heutigen Entfernung betrug“, erklärt Nimmo. Damals war die Umlaufbahn des Mondes nicht nur enger, sondern auch elliptischer als heute. Dadurch variierte der Schwerkrafteinfluss der Erde und es kam zu stärkeren Gezeitenkräften als heute. Diese stauchten und dehnten das Mondinnere im Wechsel und heizten das Gestein dadurch stark auf. Ähnliches lässt sich heute noch beim innersten Jupitermond Io beobachten. Er verdankt seine enorme vulkanische Aktivität und innere Hitze den starken Gezeitenkräfte des Jupiters. Wie stark dieser Effekt beim frühen Erdmond war, haben Nimmo und sein Team nun mithilfe eines Modells ermittelt.
Die Berechnungen ergaben, dass die von den Gezeitenkräfte erzeugte Hitze ausreichte, um den gesamten Mantel des jungen Mondes aufzuschmelzen und umzuwälzen. Dies führte dazu, dass auch die bereits erstarrte Mondkruste noch einmal größtenteils aufschmolz – möglicherweise sogar mehrfach. Zwar entstand dadurch kein neuer mondumspannender Magmaozean, aber weite Teile des Krustengesteins könnten sich verflüssigt haben, wie die Forscher berichten. Dieses nachträgliche Aufschmelzen beeinflusste auch die “geologischen Uhren” im lunaren Krustengestein. Denn wenn das Gestein schmelzflüssig ist, tauscht es Isotope mit seiner Umgebung aus. Sein Erstarren beendet dies und “friert” gewissermaßen den aktuellen Isotopenstand ein. Der Zerfall dieser Atome erlaubt dann die Datierung des Zeitpunkts, zu dem das Gestein erstarrte. „Das Mondgestein verrät deshalb nicht sein ursprüngliches Alter, sondern nur, wann es das letzte Mal stark erhitzt war“, erklärt Co-Autor Thorsten Kleine vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen.
