Ursprung des Mondes: Bestätigung einer Theia-Protoerde-Kollision?
Eine im Juni 2014 veröffentlichte Pressemitteilung der Georg-August-Universität Göttingen lässt durch klare Aussagen aufhorchen: „Mond entstand durch Planetenkollision“ (Titel) und „Wissenschaftler bestätigen Impakthypothese“ (Untertitel). Die Pressemitteilung bezieht sich auf eine kürzlich in Science veröffentlichte Studie von Herwartz1 et al. (2014, Zitate unten in Übersetzung), in der erstmals eine minimale Differenz in der Sauerstoff-Isotopenzusammensetzung von Mond- und Erd-Gestein aufgezeigt wird. Dies wertet die Pressestelle der Universität als „sichere“ Bestätigung der Hypothese, nach welcher der Mond aus einer Kollision einer frühen Erde (Protoerde) und eines anderen Planeten bzw. Planetesimals (Theia genannt) entstand.
Abb. 1: Mond und Erde, ein historisches Bild aus dem Apollo-Programm (Foto: NASA).
Für ihre aufwändige Dreifach-Sauerstoffisotopenanalyse untersuchten Herwartz et al. lunare Proben der Apollo-Missionen der Jahre 1969-72, terrestrische Proben (Minerale des Erdmantels) und Proben von Meteoriten (Enstatit2-Chondrite3). Als Maß dient das Verhältnis des seltenen Sauerstoffisotops 17O zum häufigsten Sauerstoffisotop 16O (Δ17O). Die Differenz zwischen den untersuchten terrestrischen und lunaren Gesteinen beträgt 12±3 ppm (Anteil pro Million). Dieses Ergebnis, so Herwartz et al., „(...) unterstützt die Kollisionshypothese der Entstehung des Mondes“. Die angenommene marsgroße Theia soll, so spekulieren die Autoren, eine Enstatit-chondritische Zusammensetzung gehabt haben (Δ17O-Differenz zu terrestrischen Proben 50 ppm).
Die Kollisionshypothese (giant impact hypotheses) ist die derzeit populärste Hypothese eines Hypothesen-„Wettstreites“ zur Entstehung des Mondes; ihre moderne Ausgestaltung geht auf Hartmann & Davis (1975) zurück. Eine Erde-Mond-„Verwandtschaft“ wird auf die im Wesentlichen identische chemische Zusammensetzung der beiden Himmelskörper zurückgeführt. Allerdings werden nach der Kollisionshypothese aufgrund der Isotopenheterogenität unter den Körpern des Sonnensystems Unterschiede erwartet; der theoretische Planet Theia soll deshalb eine von der Protoerde unterschiedliche Zusammensetzung gehabt haben, die sich bei der Kollision fraktionierend4 auf Protoerde und Mond ausgewirkt habe. Eine solche Fraktionierung wurde schon aufgrund von Computermodellen erwartet, konnte aber bislang nicht bestätigt werden. Die von Herwartz et al. ausgewiesene (minimale) Differenz wird nunmehr von der Presseabteilung der Universität Göttingen als entscheidendes Indiz für die Richtigkeit der Entstehungshypothese gewertet. Die Autoren drücken sich allerdings vorsichtiger aus – „der Mond wurde möglicherweise durch eine katastrophische Kollision der Protoerde mit einem Planetesimal namens Theia gebildet“, – und sie räumen ein, dass eine alternative Erklärung durch spätere Einwirkung von außen durchaus plausibel ist.
Abb. 2: Künstlerische Darstellung einer Planeten-Kollision (Bild: NASA/JPL-Caltech)
Die Interpretation der Daten wirft einige grundsätzliche Fragen auf: Zunächst, ob die an einigen Proben ermittelten Δ17O-Werte jeweils repräsentativ für Gesamt-Erde und Gesamt-Mond sind. Des Weiteren, inwieweit die untersuchten Gesteine die Ursprungszustände widerspiegeln. Beispielsweise wurde erst kürzlich festgestellt, dass das Mondgestein unerwartet hohe Wassergehalte aufzeigt (Hui et al. 2013), und es erscheint deshalb unklar, ob es die ursprüngliche Mondkruste repräsentieren kann. Und nicht zuletzt muss der kausale Zusammenhang hinterfragt werden. Denn eine tatsächlich unterschiedliche Isotopenzusammensetzung muss nicht zwangsläufig von einer Planetenkollision herrühren. Aus diesen Gründen kann man höchstens den Schluss ziehen, dass dieser Befund der Kollisionstheorie nicht widerspricht, von einer „Bestätigung“ kann aber nicht die Rede sein.
Grenzüberschreitende Anmerkung: Mit der Kollisionshypothese wird nicht nur die Entstehung des Mondes, sondern zugleich auch die der Erde fixiert. Eingebettet in das Denkmodell einer Entstehung des Sonnensystems durch das Zusammenziehen einer Gaswolke soll die Protoerde-Theia-Kollision das letzte große Kollisionsereignis einer Vielzahl vorausgegangener Kollisionen gewesen sein und damit das Ende einer Millionen Jahre andauernden Erdentstehung in der frühen Geschichte dieses Sonnensystems markieren. In der Bibel (Genesis 1 und 2,1-2) finden wir eine Erklärung, die ohne Kollisionsmodell auskommt: Erde und Mond sind separate Schöpfungswerke in einer klar ausgewiesenen (Schöpfungs-) Reihenfolge. Gott sprach und es geschah. Dazu braucht es keine kosmische Evolution und keine langen Entstehungszeiten. Trotz seiner Kürze enthält der Schöpfungsbericht auch im Hinblick auf die Entstehung von Erde und Mond für den Menschen essentielle Detail-Informationen.
Anmerkungen: 1 Leitautor nunmehr Universität zu Köln; 2 Mineral der Pyroxen-Gruppe, Mg2[Si2O6]; 3 hauptsächlich aus Chondren (Silikatkügelchen, Si-O-Verbindungen) bestehend; 4 zu unter-schiedlichen Anteilen aufteilend.
M. Kotulla & P. Korevaar
[Georg-August Universität Göttingen, Pressemitteilung Nr. 131 vom 6. Juni 2014, Mond entstand durch Planetenkollision, www.uni-goettingen.de/de/3240.html?cid=4809; Hartmann WK & Davis DR (1975) Satellite-sized planetesimals and lunar origin. Icarus 24, 504-515; Herwartz D, Pack A, Friedrichs B & Bischoff A (2014) Identification of the giant impactor Theia in lunar rocks. Science 344, 1146-1150; Hui H, Peslier A, Zhang Y & Neal CR (2013) Water in lunar anorthosites and evidence for a wet early moon. Nature Geoscience 6, 177-180.]
1 Leitautor nunmehr Universität zu Köln; 2 Mineral der Pyro-xen-Gruppe, Mg2[Si2O6]; 3 hauptsächlich aus Chondren (Silikatkügelchen, Si-O-Verbindungen) bestehend; 4 zu unterschiedlichen Anteilen aufteilend.