Die von der chinesischen Mission Chang'e-6 zurückgebrachten Mondbasalte tragen eine unerwartete chemische Signatur. Ihre Kaliumisotope sind deutlich schwerer als die der Proben der Apollo-Missionen oder von Mondmeteoriten.
Diese Anomalie weist auf die extremen Bedingungen des Einschlags hin, der das Südpol-Aitken-Becken, die größte Einschlagstruktur des Mondes, formte. Wissenschaftler schätzen, dass dieser Zusammenstoß enorme Gesteinsmengen verdampfte und einen charakteristischen isotopischen Fingerabdruck hinterließ. Die Studie wurde in den
Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
Blick auf die Rückseite des Mondes mit der Erde im Hintergrund, aufgenommen von der chinesischen Mission Chang'e 5-T1.
Bildnachweis: Nationale Raumfahrtagentur Chinas und Chinesische Akademie der Wissenschaften Das Südpol-Aitken-Becken erstreckt sich über etwa 2.500 Kilometer auf der Rückseite des Mondes. Es entstand vor mehreren Milliarden Jahren durch den Einschlag eines massiven Asteroiden. Dieses Ereignis schuf nicht nur eine riesige Senke, sondern erzeugte auch enorme Hitze und Druck.
Kalium ist ein mäßig flüchtiges Element, das heißt, es kann bei hohen Temperaturen gasförmig werden. Bei einem gewaltigen Einschlag kann die Hitze das Kalium verdampfen lassen. Leichte Isotope verdampfen leichter, während ein höherer Anteil schwerer Isotope zurückbleibt. Diese Isotopenfraktionierung wirkt wie ein Thermometer und Manometer für Kollisionen. Wissenschaftler können so die Temperatur und das Ausmaß des Einschlags rekonstruieren.
Die Proben von Chang'e-6 zeigen genau dieses Muster und bestätigen, dass die Entstehung des SPA-Beckens außergewöhnlich energiereich war. Die Ergebnisse zeigten einen durchschnittlichen Anstieg des schweren Kaliums um etwa 0,16 Promille im Vergleich zu den Apollo-Basalten. Dieser Unterschied mag winzig erscheinen, ist aber in der Isotopengeochemie sehr bedeutsam.
Schema, das zeigt, wie der prägende Einschlag des Südpol-Aitken-Beckens die Mondkruste und den Mondmantel veränderte und zu einem Verlust flüchtiger Stoffe führte.
Bildnachweis: Bild von Prof. Hengci Tian
Um sicherzustellen, dass die isotopische Anomalie vom Einschlag stammte, testete das Team drei alternative Erklärungen. Die Einwirkung kosmischer Strahlung kann Isotope verändern, aber der Effekt war zu gering. Auch interne magmatische Prozesse auf dem Mond konnten ein so starkes Signal nicht erzeugen. Eine Kontamination durch den Einschlagskörper selbst wurde in Betracht gezogen, aber das isotopische Muster passte nicht. Es blieb nur der Einschlag als wahrscheinlichste Ursache übrig.
Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass nur die extreme Hitze des gewaltigen Einschlags die beobachtete isotopische Anreicherung erklären konnte.
Quelle: Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften