Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren entstand unser Sonnensystem aus einer chaotisch wirbelnden Wolke aus Gas, Staub und Trümmern. Und als sich unser Planet bildete, wird angenommen, dass etwas von der Größe des Mars auf ihn prallte. Die Gesteine, die bei diesem Einschlag übrig geblieben waren, fügten sich zusammen und bildeten unseren Mond.
Aber wann genau das geschah, war ungewiss.
Nun, a Neue Studie veröffentlicht in Geochemical Perspectives Letters Mithilfe einer fortgeschrittenen Analyse von Kristallen aus einem Mondgestein, die während der Apollo-17-Mission im Jahr 1972 gesammelt wurden, wurde bestätigt, dass sich der Mond vor etwa 4,46 Milliarden Jahren gebildet hat. Damit ist es etwa 40 Millionen Jahre älter als bisher angenommen.
Dieses Mondgestein mit der Bezeichnung 72255 wurde viele Male analysiert. Tatsächlich, a Studie 2021 unter der Leitung von Bidong Zhang und Co-Autorin von Audrey Bouvier – beide waren Studenten der Western University in London, Ontario. – war der Erste, der dieses Alter erfunden hat.
Allerdings gab es damals eine gewisse Skepsis.
Um Mondgestein zu datieren, untersuchen Wissenschaftler die darin enthaltenen Zirkone. Diese Kristalle – die ersten Feststoffe, die sich nach dem Abkühlen des Magmaozeans des Mondes bildeten – sind ausgezeichnete geologische Zeitmesser oder Chronometer, was teilweise auf ihre Haltbarkeit zurückzuführen ist. Darüber hinaus enthalten sie radioaktives Uran, das wiederum zu Blei zerfällt. Wissenschaftler wissen, wie lange es dauert, bis dies geschieht.
„Aber sie sind nicht perfekt“, sagte Philipp Heck über die Kristalle.
Heck ist Kurator für Meteoriten- und Polarstudien am Field Museum of Natural History in Chicago und leitender Autor der neuen Studie.
„In Zirkonen kann es zu Kristalldefekten kommen, die tatsächlich durch radioaktiven Zerfall entstehen können.“
Während in der Studie von 2021 eine Datierung mit Ionenmikrosonden verwendet wurde, die eine Genauigkeit von etwa 10 Mikrometern (ein Mikrometer ist 1/1000 Millimeter) ermöglicht, mussten sie noch tiefer vorgehen, um dieses Datum bis in den Nanobereich, also 1000 Mal kleiner, zu bestätigen.
Deshalb wandten sich Heck, Hauptautorin Jenniker Greer und Co-Autoren einer Methode namens Atomsondentomographie (APT) zu, mit der die im Kristall enthaltenen Atome analysiert werden können.
„Wir entnehmen diesem Kristall mehrere winzige Splitter an verschiedenen Stellen im Kristall und analysieren sie dann mithilfe der Atomsondentomographie“, erklärte Heck. „Was es im Grunde tut, ist, die Probe in eine sehr scharfe Spitze zu formen. Und diese wird in ein Vakuum gebracht. Ein Strom wird angelegt, und dann treffen wir sie mit einem UV-Laser und dann … verdampfen wir sie Atom für Atom.“
Sie fanden heraus, dass die Bleiisotope, die beim radioaktiven Zerfall übrig blieben, etwa 4,46 Milliarden Jahre alt waren.
„Wir können jetzt sagen, dass dieses Korn tatsächlich 4,46 Milliarden Jahre alt ist“, sagte Heck. „Dieses Alter ist jetzt eindeutig.“
Nur ein Teil des Puzzles
Chris Herd, Planetengeologe und Kurator des Meteorite Collection Museum der University of Alberta, findet die neuen Ergebnisse faszinierend.
„Die in der Studie gezeigten Ergebnisse bestätigen das ursprüngliche Alter, das sie erhalten haben. Das begeistert mich“, sagte er. „Ich interessiere mich immer für diese Art der fortschrittlichen Anwendung von Methoden auf Proben, die vor 51 Jahren gesammelt wurden. Denn das ist der ganze Zweck der Probenrückgabe.“
Herd hat großes Interesse an solchen Missionen. Er ist Probenwissenschaftler für die Rover-Mission Mars Perseverance der NASA. Der Rover ist auf der Oberfläche des Roten Planeten damit beschäftigt, ihn zu analysieren, sammelt aber auch Proben im Rahmen einer noch nicht datierten Rückflugmission.
Er glaubt, dass es einen Anstoß für die Rückkehr zum Mond gibt.
„Das ist ein großer Anreiz, zurückzugehen und Proben aus einem anderen Teil zu entnehmen. Der Schwerpunkt liegt stark auf dem Südpol“, sagte er. „Wenn du etwas von der Oberfläche holen würdest, würdest du eine Wundertüte voller verschiedener Dinge bekommen.“
Unterdessen sagte Heck, nur weil die Analyse zeige, dass die Probe 4,46 Milliarden Jahre alt sei, bedeute das nicht, dass sie die älteste sei, die es gibt.
„Unser Zirkon ist derzeit der älteste direkt datierte“, sagte er. „Selbst bei den Steinen, die wir jetzt aus dem Apollo-Programm haben, bin ich überzeugt, dass da älteres Zeug drin ist. Das haben wir nur noch nicht gefunden.“
Er sagte, es werde interessant sein, wenn wir mehr Mondgestein von anderen Orten sammeln würden, was möglicherweise ein umfassenderes Bild der Entwicklung und Geschichte des Mondes liefern könnte, einschließlich mehr über seinen Magma-Ozean.
Und er sagte, es sei entscheidend, mehr über den Mond zu erfahren, um unseren eigenen Planeten zu verstehen.
„Wir müssen die Chronologie immer verbessern, weil so viel damit zusammenhängt. Sie ist in der Mondchronologie verankert. Sie ist auch in der Bewohnbarkeit der Erde verankert“, sagte er. „Die Bewohnbarkeit der Erde erfolgte erst, nachdem sich der Mond gebildet hatte. Und offensichtlich hatte der Mond einen großen Einfluss – kein Wortspiel beabsichtigt – auf die Dynamik der Erde.“
