Mondwasser entspringt selber Quelle wie irdisches

  • 10. May 2013

Isotopenanalyse deutet auf Asteroiden als gemeinsamen Wasserlieferanten für beide Himmelskörper.

Unser Trabant galt lange Zeit als extrem trocken. Funde von Wasser an seiner Oberfläche sorgten deshalb in den letzten Jahren für Aufsehen. Als Ursprung dieses Wassers galten vornehmlich die Protonen des Sonnenwindes, die mit Sauerstoffatomen im Mondgestein reagieren können. Analysen von lunaren Mineralen, die die Astronauten der Apollo-Missionen mit zurück auf die Erde gebracht hatten, zeigten jedoch, dass auch im Innern des Mondes Wasser enthalten ist, das offensichtlich nicht solarer Herkunft ist. Jedoch können nur Isotopenanalysen darüber Aufschluss bringen, woher das Wasser auf dem Mond stammt. Denn das Verhältnis vom einfachsten Wasserstoffisotop Protium zu Deuterium ist ein Indiz dafür, welchen Ursprungsort der Wasserstoff im Sonnensystem besitzt.

Elektronen-Rückstreu-Abbildung eines Schmelz-Einschlusses von 30 Mikrometern Durchmesser, umschlossen von einem Olivin-Kristall

Abb.: Elektronen-Rückstreu-Abbildung eines Schmelz-Einschlusses von 30 Mikrometern Durchmesser, umschlossen von einem Olivin-Kristall (Bild: J. Armstrong, Carnegie Institution)

Bei der Entstehung unseres Sonnensystems fand eine Isotopentrennung statt, vor allem bei leicht flüchtigen Elementen. Insbesondere die Wasserstoffisotope zeigen einen deutlichen Gradienten, so dass das schwerere Deuterium etwa in Kometen der weit außen liegenden Oortschen Wolke doppelt so häufig vorhanden ist als in irdischem Wasser. Diese Konzentrationsunterschiede erlauben es Astrophysikern, die Herkunft von Wasser überall im Sonnensystem nachzuweisen.

Eine Gruppe um den Geologen Alberto Saal von der Brown University in Providence hat deshalb spezielle Magmen der Apollo-Missionen 15 und 17 untersucht, deren Ursprung tief unter der Mondoberfläche liegt. Wie sie nun feststellen konnten, besitzen auch die Wasseranteile in diesen Mineralen einen ähnlichen Deuteriumgehalt wie irdisches Gestein.

Dabei mussten die Forscher berücksichtigen, dass der Deuteriumanteil durch Ausgasung, Sonnenwind oder kosmische Strahlung verschoben werden kann. Deshalb untersuchten sie eingeschmolzene Einschlüsse in Olivin-Kristallen, die vor solchen Prozessen weitestgehend geschützt waren, so dass höchstens leichte Fluktuationen der Konzentration auftreten konnten. Die Einschlüsse besaßen auch den Vorzug, besonders viel Wasser zu enthalten.

Der Mond galt bis vor kurzem als staubtrockener Himmelskörper. Magma aus seinem Innern belegt jedoch, dass auch unser Trabant wasserhaltig ist.


Abb.: Der Mond galt bis vor kurzem als sehr trockener Himmelskörper. Magma aus seinem Innern belegt jedoch, dass auch unser Trabant wasserhaltig ist. (Bild: NASA)

Ihre Befunde stützen die Hypothese, nach der sich der Mond nach dem Einschlag eines etwa marsgroßen Himmelskörpers auf die junge Proto-Erde bildete. Dabei scheint ein Teil des irdischen Wassers auf den Mond übergegangen zu sein. Unklar ist jedoch, in welcher Form dies geschehen sein könnte. Bislang gingen Astrophysiker davon aus, dass die enormen Temperaturen, die mit einer solchen Planetenkollision einhergehen, den größten Teil des Wassers ins All verdampfen lassen sollten. Wenn der Mond aber, worauf die Isotopenanalyse hinweist, auch tief in seinem Innern Anteile irdischen Wassers besitzt, müssen hinreichend viel leichtflüchtige Elemente den Einschlag überstanden haben.

Das Wasser auf der Erde entspricht in seinem Isotopenverhältnis sehr gut demjenigen von sogenannten kohligen Chondriten. Diese Asteroidenklasse gehört zu den ältesten bekannten Himmelskörpern, in denen die Elementkomposition des frühen Sonnensystems noch sehr gut erhalten ist. Das Wasser auf unserem Planeten – und wahrscheinlich im gesamten inneren Sonnensystem – stammt zum allergrößten Teil von diesen Asteroiden, die sich an der Eisgrenze zwischen Mars und Jupiter gebildet haben und deshalb sehr wasserhaltig sein können.

Dirk Eidemüller

DE

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