Die Geburt von Erde und Mond fand 30 bis 50 Millionen Jahren nach der Entstehung des Sonnensystems statt, vor genau 4527 Millionen Jahren. Zu diesem Zeitpunkt stieß die Erde mit einem Himmelskörper von der Größe des Mars zusammen, wobei aus dem Einzel- ein Doppelplanet wurde, berichten Forscher um Thorsten Kleine von der ETH Zürich in der Zeitschrift Science.
Das exakte Alter des Mondes war bislang unklar. Nun nutzten Kleine und seine Kollegen aus Köln, Münster und Oxford eine ausgestorbene radioaktive Uhr, um den Zeitpunkt des großen Crashs herauszufinden. Sie untersuchten insgesamt 14 Gesteinsproben vom Mond auf ihren Gehalt an den Elementen Hafnium und Wolfram. Das Element Hafnium mit der Massenzahl 182 war im jungen Sonnensystem vorhanden, zerfiel aber mit einer Halbwertszeit von 8,9 Millionen Jahren zu Wolfram-182.
Als der Mond sich aus den Trümmern des Einschlags zusammenballte, bedeckte zunächst ein Ozean aus flüssigem Magma seine Oberfläche. Nach und nach kristallisierte das Gestein, wobei anfänglich erstarrende Felsen eine andere Mineralzusammensetzung besitzen als die Gesteine, die erst ganz zum Schluss fest wurden. Die Restschmelze, die schließlich in der Region des Mare Imbrium erstarrte, enthält hohe Anteile von so genannten inkompatiblen Elementen, die mit den Mineralen der typischen Mondgesteine keine Verbindung eingingen. Unter den inkompatiblen Elementen ist auch Wolfram. Hafnium dagegen ist in Mineralien wie Ilmenit und Pyroxen zu finden, die vorher kristallisierten.
Wegen dieser unterschiedlichen Eigenschaften konnten Kleine und Kollegen die Kristallisationsgeschichte des Magmaozeans auf dem Mond nachvollziehen. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass sich auf dem glutflüssigen Gestein vor 4527 Millionen Jahren eine erste Kruste bildete. Dieser Zeitpunkt markiert für sie daher die Geburt des Mondes. Auch für die Erde bedeutete der Zusammenstoß das Ende ihres Wachstums, sie nahm durch den Impakt noch etwa zehn Prozent an Gewicht zu. Wie die Forscher um Kleine schreiben, muss der Magmaozean innerhalb von weniger als 20 Millionen Jahren komplett erstarrt sein. Damit widerlegen sie Modelle, denen zufolge der Magmaozean über einen Zeitraum von 100 oder 200 Millionen Jahren existierte.
Thorsten Kleine (ETH Zürich) et al.: “Hf-W Chronometry of Lunar Metals and the Age and Early Differentiation of the Moon”, Sciencexpress 24. November 2005, 10.1126/science.1118842 Ute Kehse
