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Forschung am Erdtrabanten Was Mondstaub einem Meppener zu berichten hat

Von Tobias Böckermann | 18.07.2014, 21:00 Uhr

Ein aus Meppen stammender Wissenschaftler hat eines der Rätsel, die sich um die Entstehung des Mondes ranken, mitentschlüsselt. Anlässlich des Tages der Weltraumforschung am Sonntag hat die Meppener Tagespost mit ihm gesprochen.

Nein, auf dem Mond ist Andreas Pack noch nicht gewesen. Aber er hat Teile des Erdtrabanten untersucht, winzig klein sind sie und staubfein. Die Nasa hatte ihm aufs Milligramm abgewogene Proben geschickt, die US-Astronauten zwischen 1969 und 1972 zur Erde gebracht hatten.

Pack stammt aus Meppen und hat nun als Leiter des Isotopenlabors der Georg-August-Universität Göttingen gemeinsam mit anderen Forschern einen weltweit beachteten Beitrag zur Mondforschung geleistet, der im renommierten Magazin „Science“ veröffentlicht wurde. Es geht um nicht weniger als die Herkunft des Erdtrabanten, über die sich die Wissenschaft schon lange streitet.

Eine Theorie besagt, der Mond sei wie die Erde aus Weltraummaterial entstanden, das sich im Laufe der Jahrmilliarden zusammengeklumpt hat. Die andere Theorie geht davon aus, er sei stattdessen Ergebnis einer kosmischen Kollision. Ein „Theia“ genannter marsgroßer Planet soll der Urerde vor 4,5 Milliarden Jahren eine Art Streifschuss verpasst haben. Unendlich viel Planetenschrott entstand und flog um den Rest der Erde herum, irgendwann verklumpte er zum Mond.

Gerade kommt Pack aus Sacramento in den USA zurück, wo er anderen Wissenschaftlern erklärt hat, warum die Untersuchung von 150 Milligramm Mondgestein die Kollisionstheorie gestärkt habe – diese sogenannte „Giant impact hypothese“ ist vier Jahrzehnte alt, hatte aber seit ihrer Entstehung Schwächen. Denn sie war bisher nicht viel mehr als nur ein nicht beweisbares gedankliches Konstrukt.

Mithilfe der sogenannten Isotopenforschung haben Forscher um Andreas Pack nun versucht, die Kollisionstheorie zu beweisen. Die Isotopenzusammensetzung von Gesteinen, Meteoriten, Mineralen, Böden und Wässern ist wie ein Fingerabdruck – weil sie sich unterscheidet, kann man die Herkunft eines Gesteins genau ermitteln.

Als Isotop bezeichnet man – sehr vereinfacht gesagt – Atome des gleichen Elementes, die unterschiedlich schwer sind. Es gibt zum Beispiel Sauerstoffatome, die chemisch zwar die gleichen Eigenschaften besitzen. Durch eine unterschiedliche Zahl an Protonen und Neutronen im Kern sind diese Sauerstoffisotope aber unterschiedlich schwer.

Sowohl im Mondgestein als auch auf der Erde kommt Sauerstoff in drei verschiedenen Isotopen, also drei Gewichtsklassen, vor. „Das merkt man im Alltag nicht“, sagt Andreas Pack, aber man könne 16-O, 17-O und 18-O unterscheiden. Auf der Erde kommt 16-O zu 99,8 Prozent vor, den Rest macht vor allem 18-O aus, 17-O ist extrem selten und bisher auch nur schwer zu identifizieren.

„In Göttingen haben wir uns auf diese Messungen spezialisiert“, sagt Pack. „Die Geräte dafür kann man nicht kaufen, wir haben sie in den vergangenen drei Jahren selbst entwickelt oder weiterentwickelt. Wir bestimmen damit das Verhältnis der Sauerstoffisotope zueinander im Bereich der sechsten Stelle nach dem Komma, das können nur wenige weltweit.“

Bisher hatte die Giant-impact-Theorie , also die Theorie des Aufschlags, einen Haken: Die Sauerstoffisotopenverteilung von Mond und Erde waren identisch, der Einfluss eines anderen Planeten konnte nicht nachgewiesen werden. Die Göttinger Forscher untersuchten nun den Sauerstoff der Mondgesteine noch einmal mit ihren superempfindlichen Instrumenten und stellten nun doch minimale, aber ausreichend deutliche Unterschiede im Vorkommen der Sauerstoffisotope 16 und 17 fest. Deren Verhältnis entsprach nicht dem irdischen.

Die Schlussfolgerung: Der Mond besteht aus Gestein, das zum einen von der Urerde und zum anderen vom Planeten Theia stammen dürfte. Eine Kollision der Erde mit dem Planeten mitsamt Entstehung des Mondes ist damit ein Stück wahrscheinlicher.

Ein endgültiger Beweis seien die Erkenntnisse nur deshalb nicht, weil theoretisch möglich sei, dass sich kosmischer Staub abgelagert und die Isotopenzusammensetzung verändert habe, sagte Pack. Aber das sei unwahrscheinlich. Die Veröffentlichung in Science hat in den vergangenen Wochen weltweit für Schlagzeilen gesorgt.