Das große Geheimnis der einzigartigen Zusammensetzung einer Mondgesteinsart gelüftet

Das bloße Vorhandensein einer einzigartigen Gesteinsart auf dem Mond hat Wissenschaftler verblüfft, die weder verstehen konnten, warum es dort vorkam, noch die charakteristische Zusammensetzung von vulkanischem Gestein erklären konnten. Neue Forschungsergebnisse haben das Rätsel endlich entschlüsselt, indem sie einen wichtigen Schritt bei der Entstehung dieser besonderen Magmen erklären.

Nachahmung der Bedingungen auf dem Mond

Tief im Mondinneren, vor etwa dreieinhalb Milliarden Jahren, tauschte sich elementares Eisen im Mondmagma mit Magnesium im umgebenden Gestein aus und veränderte die chemischen und physikalischen Eigenschaften der zähflüssigen Schmelze.

Durch eine Kombination von Hochtemperatur-Laborexperimenten mit geschmolzenem Gestein und ausgefeilten Isotopenanalysen von Mondproben konnte ein internationales Team von Wissenschaftlern unter der Leitung der Universität Bristol und der Universität Münster alte Mondbedingungen nachahmen und eine entscheidende Reaktion identifizieren, die die Konfiguration des Gesteins steuert.

"Die Entstehung von vulkanischem Mondgestein ist eine faszinierende Geschichte, bei der es um eine 'Lawine' eines planetarischen Haufens instabiler Kristalle geht, die durch das Abkühlen eines ursprünglichen Magmaozeans entstanden sind", erklärt Tim Elliott, Professor für Geowissenschaften in Bristol und Mitautor der Veröffentlichung in Nature Geoscience.

"Um diese epische Geschichte einzugrenzen, ist das Vorhandensein einer Art von Magma, die es nur auf dem Mond gibt, von grundlegender Bedeutung, aber die Erklärung, wie solche Magmen die Oberfläche erreichen konnten, um von Raumfahrtmissionen beprobt zu werden, war ein schwer zu erklärendes Problem. Es ist großartig, dieses Dilemma gelöst zu haben.

Alles über Titan

Die Apollo-Missionen der NASA in den 1960er und 1970er Jahren sammelten erfolgreich Proben von alter erstarrter Lava aus der Mondkruste und brachten sie zur Erde zurück. Diese Proben enthielten erstaunlich hohe Konzentrationen von Titan (Ti). Neuere Satellitenaufnahmen aus der Erdumlaufbahn zeigen, dass diese Magmen, so genannte "Hoch-Ti-Basalte", auf dem Mond weit verbreitet sind.

"Bisher waren die Modelle nicht in der Lage, Magmazusammensetzungen nachzubilden, die den wesentlichen chemischen und physikalischen Merkmalen von Hoch-Ti-Basalten entsprechen", sagt Dr. Martijn Klaver, Forscher am Institut für Mineralogie der Universität Münster und Mitautor. "Es war besonders schwierig, ihre geringe Dichte zu erklären, die es ihnen ermöglichte, vor etwa dreieinhalb Milliarden Jahren auszubrechen.

Messungen der Hoch-Ti-Basalte ergaben auch eine charakteristische Isotopenzusammensetzung, die einen Fingerabdruck der in den Experimenten reproduzierten Reaktionen liefert. Beide Ergebnisse zeigen, dass die Feststoff-Schmelz-Reaktion von grundlegender Bedeutung für das Verständnis der Bildung dieser einzigartigen Mondmagmen ist.

Quellenhinweis:
Klaver, M., Klemme, S., Liu, XN. et al. Titanium-rich basaltic melts on the Moon modulated by reactive flow processes. Nat. Geosci. (2024).