Der Mond entstand gängiger Theorie nach durch die Kollision der jungen Erde mit einem marsgroßen Protoplaneten vor rund 4,5 Milliarden Jahren. Dabei verdampften große Mengen Gestein und erstarrten dann wieder. Aus diesen Trümmern bildete sich der Mond. Ausgehend von diesem Szenario und dem Fehlen einer Atmosphäre galt der Erdmond lange Zeit als „knochentrocken“. Wasser, so glaubte man, könne es im Gestein der lunaren Kruste und des Mantels kaum mehr geben. Doch schon die Gesteinsproben der Apollo-Missionen widersprachen dieser Annahme. In aus dem Mondmantel stammenden Einschlüssen vulkanischen Mondgesteins wurden teils überraschend hohe Wassergehalte von bis zu 200 Mikrogramm pro Gramm entdeckt. „Dies bewirkte einen Wandel der Vorstellungen hin zu einem relativ ‚nassen‘ lunaren Mantel“, erklären Huicun He von der chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking und ihre Kollegen.
Erste Analysen von Mantelgestein der abgewandten Mondseite
Allerdings beruhen die bisherigen Daten zum lunaren Mantelgestein fast ausschließlich auf Proben aus den sogenannten KREEP-Terranen der uns zugewandten Seite des Mondes. Dieses von Vulkanismus geprägte Terrain ist durch einen relativ hohen Gehalt an Seltenerdmetallen, Kalium, Phosphor und Thorium gekennzeichnet. Doch wie es mit dem Wassergehalt des Gesteins in den beiden anderen großen geochemischen Provinzen des Mondes aussieht, dem feldspatreichen Hochland der abgewandten Seite und dem Südpol-Aitken-Becken, war bisher unbekannt. Auffällig ist jedoch, dass diese beiden Provinzen im Gegensatz zu den KREEP-Terranen einen eher geringen Thoriumgehalt aufweisen. „Weil Thorium und Wasser sich in magmatischen Prozessen ähnlich verhalten und bevorzugt in der Schmelze bleiben statt auszukristallisieren, könnte der lunare Mantel im feldspatreichen Hochland und dem Südpol-Aitken-Becken auch weniger Wasser enthalten“, erklären He und ihr Team ihre Ausgangsvermutung.
Aufschluss darüber haben nun die Mondgesteinsproben gegeben, die die chinesische Mondsonde Chang‘e-6 im Sommer 2024 von ihrem Landeplatz im Südpol-Aitken-Becken der abgewandten Mondseite zur Erde zurückgebracht hat. Das Team um He hat 578 basaltische Gesteinspartikel aus diesen Proben untersucht, die auf Magma aus dem lunaren Mantel zurückgehen. Mithilfe verschiedener chemischer Methoden ermittelten die Forschenden den Wassergehalt in winzigen Mineraleinschlüssen dieser Gesteinskrümel. Außerdem führten sie Isotopenanalysen durch, um den Anteil des „schweren“ Wasserstoffs Deuterium in den Wassermolekülen zu ermitteln. Die Analysen ergaben, dass die Apatitkörnchen im Schnitt 1500 Mikrogramm Wasser pro Gramm enthielten, Ilmenit- und Olivin-Körnchen hingegen mit 21 bis 238 und 28 bis 41 Mikrogramm pro Gramm deutlich weniger. Daraus ergibt sich ein Wassergehalt des Basaltmagmas, aus dem diese Körnchen stammen, von 15 bis 168 Mikrogramm pro Gramm. Um jedoch den Gesamtwassergehalt des ursprünglichen lunaren Mantelgesteins zu ermitteln, waren weitere Analysen und Berechnungen nötig.
