Wissenschaft

Ältester Gesteinsbrocken der Erde entdeckt – auf dem Mond

Der Fund ist entweder der erste seiner Art oder ein Zeichen dafür, dass wir unser Bild vom Mond überdenken müssen. Donnerstag, 31 Januar

Von Michael Greshko

Wissenschaftler haben den ältesten noch erhaltenen Stein der Erde gefunden – auf dem Mond. In einer Studie, die in „Earth and Planetary Science Letters“ erschien, argumentieren die Forscher, dass einer der Steine, die 1971 von den Apollo-14-Astronauten vom Mond mitgebracht wurde, ein Stück der uralten Erdkruste enthält, das mehr als vier Milliarden Jahre alt ist.

Es ist möglich, dass sich das Bruchstück in einem ungewöhnlich wasserreichen Magmareservoir tief im Inneren des jungen Mondes bildete. Die Studienautoren halten es aber für deutlich wahrscheinlicher, dass das Gestein sich in der Erdkruste bildete und durch einen der zahlreichen Meteoriteneinschläge auf unserem Planeten auf den Mond geschleudert wurde.

Falls dem so ist, wäre das Bruchstück einer der ältesten Steine von der Erde, die je gefunden wurden. Die ältesten Minerale der Erde stammen aus den australischen Jack Hills und sind bis zu 4,4 Milliarden Jahre alt. Allerdings ist diese Zahl nicht unumstritten – und selbst, wenn sie stimmt, handelt es sich bei den Mineralen nur um winzige Überreste von Gestein, das sich vor langer Zeit zersetzt hat. Das Bruchstück von der Apollo-Mission ist hingegen deutlich besser erhalten.

„Technisch gesehen ist es ein ‚Stein‘, während es sich bei den [Mineralen] von Jack Hill um einzelne Kristalle ohne Kontext handelt“, erklärt der Hauptautor der Studie, Jeremy Bellucci, in einer E-Mail. Bellucci ist ein Forscher am schwedischen Naturkundemuseum in Stockholm.

Der Fund ist Teil des wissenschaftlichen Erbes der Apollo-Missionen, das Forscher schon seit Jahrzehnten beschäftigt. Außerdem unterstreicht er die Rolle unseres Mondes als Archivar des Sonnensystems. Da der Mond bereits so alt ist, über keine nennenswerte Atmosphäre verfügt und geologisch inaktiv ist, lässt sich an seiner Oberfläche die Geschichte der Einschläge im frühen Sonnensystem ablesen. Wahrscheinlich gibt es auf ihm auch Bruchstücke von anderen Himmelskörpern. Forscher gehen davon aus, dass bis zu 0,5 Prozent des Staubs und der Trümmer auf der Mondoberfläche auf der Erde entstanden. Auch Bruchstücke anderer Gesteinsplaneten wie Venus und Mars werden auf seiner Oberfläche vermutet.

Aber der Stein von der Apollo-14-Mission wäre – wenn sein irdischer Ursprung bestätigt werden würde – der erste seiner Art, der direkt vom Mond aufgesammelt und in wissenschaftliche Hände übergeben wurde.

„Wenn das stimmt, ist das wirklich ein faszinierender Fund“, sagt Cornelia Rasmussen. Die Forscherin an der University of Texas in Austin erforscht die chemischen Eigenheiten der Einschlagkrater auf der Erde. „Wir haben nicht wirklich Gestein aus diesem Erdzeitalter, was bedeutet, dass [der Fund] uns ein Fenster in eine Zeit öffnen würde, die wir hier nicht wirklich untersuchen können.“

Wer tief gräbt ...

Der Stein wurde am 6. Februar 1971 vom Astronauten Alan Shepard eingesammelt und erhielt die Bezeichnung 14321. Es ist eines der größten Bruchstücke, die während der Apollo-Missionen vom Mond mitgebracht wurden.

Der Brocken ist etwa so groß wie ein Basketball und wiegt an die neun Kilogramm. Genau genommen handelt es sich um eine Brekzie – eine Gesteinsart, bei der verschiedene, eckige Bruchstücke durch eine Kittmasse zusammengehalten werden. Der Einschlag, der das gewaltige Mare Imbrium entstehen ließ – einer der großen, dunklen Krater auf der uns zugewandten Mondseite –, erzeugte wahrscheinlich auch 14321 und schleuderte ihn zur Landestelle von Apollo 14.

Die meisten seiner Bestandteile, sogenannte Klasten, haben eine dunkle Färbung. Aber unter ihnen fällt ein ungewöhnlich helles Bruchstück auf, dessen Zusammensetzung dem irdischen Granit ähnelt. Um herauszufinden, woher dieser Ausreißer stammt, nahm Belluccis Team Proben von 14321 und konzentrierte sich auf das im Gestein eingeschlossenen Zirkon.

„Zirkon ist ein unglaublich hartes, widerstandsfähiges und robustes Mineral“, erzählt der Co-Autor der Studie, David Kring, ein Wissenschaftler des Lunar and Planetary Institute in Houston, Texas. „Wenn man auf der Suche nach Überresten der ältesten geologischen Prozesse ist, dann ist Zirkon ein gutes Material, um damit anzufangen.“

Als das Team die Zirkone und das umgebende Quarzgestein untersuchte, fand es heraus, dass sich der helle Klast unter Bedingungen gebildet hatte, die für den Mond äußerst ungewöhnlich gewesen wären. Die Zirkone entstanden in deutlich kälterem und sauerstoffreicherem Magma, als typischerweise auf dem Mond zu finden wäre.

Außerdem scheint sich der Klast unter Druck gebildet zu haben, der auf dem Mond nur in mehr als 160 Kilometern Tiefe zu finden wäre. Der Einschlag, der 14321 wegschleuderte, grub sich aber kaum mehr als 70 Kilometer in die Mondoberfläche. Wenn der Klast wirklich in so großer Tiefe entstanden war, wie kam er dann an die Oberfläche?

Bald realisierten die Wissenschaftler, dass diese verwirrenden Eigenschaften des Klasts sich perfekt erklären ließen, wenn er stattdessen auf der Erde entstanden war. In etwa 20 Kilometern Tiefe weist Magma jene Temperatur, den Druck und den Sauerstoffgehalt auf, unter denen der mysteriöse Klast entstanden war. Als Bellucci ein Diagramm anfertigte, um die Werte von Erdzirkonen mit denen aus 14321 zu vergleichen, wurden die Ähnlichkeiten ganz deutlich.

„[14321] befand sich genau im terrestrischen Bereich, da dachte ich gleich: Wow, das ist irre!“, sagt Bellucci. „Von da an ging es dann Schlag auf Schlag.“

Die Suche nach weiteren Proben

Künftige Forschung an den Proben könnten Belluccis Interpretation bestätigen. Es ist auch möglich, dass weiteres Mondgestein in menschlichen Sammlungen Spuren uralter Erdgesteine enthält.

„Ich bin sicher, dass wir noch weitere Proben finden werden. Und ich habe so den Verdacht, dass das eine Menge anderer Wissenschaftler dazu motivieren wird, es uns gleichzutun“, sagt Kring.

Auch neue Gesteinsproben vom Mond wären hilfreich – und kommen womöglich bald. Die chinesische Mondmission Chang’e-5, die für Dezember 2019 geplant ist, soll beispielsweise Proben zurück zur Erde bringen. Derzeit bleiben die Apollo-Proben jedoch unter Verschluss. Durch den langen Shutdown der US-Regierung musste Krings Institut vorläufig schließen, und sofern keine Lösung in Sicht ist, wird Regierungsstillstand nach der dreiwöchigen Übergangsphase fortgesetzt werden.

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.