Die Häufigkeit von Titan auf dem Mond, wie sie von der NASA-Raumsonde Clementine beobachtet wurde, wobei rot die Regionen mit hoher Häufigkeit anzeigt (Bildnachweis: Lunar and Planetary Institute)
Wissenschaftler können endlich verstehen, wie ein einzigartiger Gesteinstyp auf dem Mond entstanden ist und sich über die Mondoberfläche verteilt hat.
Die Enthüllung könnte ein Rätsel lösen, das Forscher lange verwirrt hat, und dazu beitragen, ein vollständigeres Bild der Mondgeologie zu zeichnen.
Ein internationales Team von Wissenschaftlern entdeckte eine kritische Reaktion, die vor 3,5 Milliarden Jahren in den Tiefen des Mondes stattfand und den Austausch von Eisen im Magma mit Magnesium im umgebenden Gestein verursachte. Dies veränderte die chemischen und physikalischen Eigenschaften einer der drei Komponenten von Magma, der „Schmelze“, die aus Ionen von Mineralien besteht, die sich verflüssigt haben.
„Der Ursprung des vulkanischen Mondgesteins ist eine faszinierende Geschichte, in der es um eine ‚Lawine‘ eines instabilen Kristallhaufens von planetarischem Ausmaß geht, der durch die Abkühlung eines ursprünglichen Magmaozeans entstanden ist“, sagte Tim Elliott, Professor an der University of Bristol und Mitleiter des Teams, in einer Erklärung.
„Entscheidend für die Aufklärung dieser epischen Geschichte ist das Vorhandensein eines Magma-Typs, der nur auf dem Mond vorkommt, aber die Erklärung, wie solche Magmen überhaupt an die Oberfläche gelangen konnten, um von Raumfahrtmissionen beprobt zu werden, war ein schwieriges Problem“. Elliott fuhr fort.
Seit den Apollo-Missionen der NASA in den 1960er und 1970er Jahren, bei denen Proben von verfestigter, alter Lava aus der Mondkruste entnommen wurden, ist bekannt, dass bestimmte Regionen der Mondoberfläche erstaunlich reich an Titan (Ti) sind.
Spätere Daten, die von Satelliten in der Mondumlaufbahn gesammelt wurden, zeigten, dass titanhaltige Magmen, sogenannte „Hoch-Ti-Basalte“, auf dem Mond weit verbreitet sind. Der Ursprung dieser Gesteine war schwer zu erklären.
„Bisher waren die Modelle nicht in der Lage, Magmazusammensetzungen nachzubilden, die mit den wesentlichen chemischen und physikalischen Merkmalen der Hoch-Ti-Basalte übereinstimmen“, sagte Martijn Klaver, Co-Leiter des Teams und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mineralogie der Universität Münster, in derselben Erklärung. „Es hat sich als besonders schwierig erwiesen, ihre geringe Dichte zu erklären, die es ihnen ermöglichte, vor etwa dreieinhalb Milliarden Jahren auszubrechen.
Das Team machte sich daran, dieses Rätsel mithilfe von Hochtemperatur-Laborexperimenten zu lösen, die hier auf der Erde mit geschmolzenem Gestein durchgeführt wurden, das Hoch-Ti-Basalte nachahmen sollte.
Sie kombinierten die Ergebnisse dieser Experimente mit spektroskopischen Untersuchungen von tatsächlichen Hoch-Ti-Basalten, die vom Mond zurückkehrten.
Diese gemischte Methodik ergab eine ausgeprägte Zusammensetzung verschiedener Isotope von Elementen – der Begriff für Elemente mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen in ihrem Atomkern – in Hoch-Ti-Basalten.
Eine Mondgesteinsprobe aus Basalt mit hohem Ti-Gehalt von der Apollo-17-Mission (Bildnachweis: NASA)
Dies ist der Fingerabdruck, der auf die Reaktion zwischen Schmelze und Feststoffen im Magma unter der Mondoberfläche vor Milliarden von Jahren hinweist, die zur Entstehung dieser einzigartigen Gesteine führte.
„Es ist großartig, dass wir dieses Dilemma gelöst haben“, schloss Elliot, dessen Forschungsergebnisse in der Zeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht wurden.
