Die Verteilung von Halogenen wie Chlor liefert wichtige Hinweise auf die Entstehung der Mondkruste. Ein internationales Forschungsteam hat kürzlich im Labor gezeigt, dass auf der erdzugewandten Seite des Mondes Gesteine mit überraschend hohem Chlorgehalt entstanden sind. Die Menge und Verteilung von Halogenen, also leichtflüchtigen Elementen wie Chlor und Fluor, auf dem Mond sind entscheidend für das Verständnis seiner Entstehung und Entwicklung. Sie geben Aufschluss darüber, wie sich die Mondkruste gebildet und im Laufe der Zeit chemisch verändert hat.
Bisher war es jedoch schwierig, die genaue Rolle dieser Elemente zu erfassen, da unklar war, wie sie sich in den Mondgesteinen anreichern. Das Forschungsteam, bestehend aus Wissenschaftlern der Universität Münster, der Universität Ehime in Japan und der Vrije Universität Amsterdam, hat nun in Laborexperimenten nachgestellt, wie solche Gesteine auf dem Mond entstehen könnten. Dabei untersuchten sie insbesondere, wie sich Chlor zwischen Gesteinsschmelzen und Mondmineralen verteilt. Das Ergebnis zeigt: Die Gesteine auf der erdzugewandten Seite des Mondes enthalten überraschend viel Chlor.
Die Zusammensetzung der Mondkruste
Die Mondkruste, die oberste Schicht unseres Erdtrabanten, setzt sich hauptsächlich aus zwei Gesteinsarten zusammen: den hellen Hochlandgesteinen und den dunklen basaltischen Gesteinen. Letztere finden sich vor allem in den tiefer gelegenen Regionen des Mondes.
Auffällig ist die unterschiedliche Verteilung dieser Gesteine auf den beiden Seiten des Mondes. Während auf der erdzugewandten Seite beide Gesteinsarten in etwa gleicher Häufigkeit vorkommen, dominieren auf der Rückseite die hellen Hochlandgesteine; dunkle Basalte sind dort nur sehr selten anzutreffen.
Proben, die im Rahmen der Apollo-Missionen entnommen und untersucht wurden, haben zudem gezeigt, dass die Anorthosite – eine Form der hellen Hochlandgesteine – um viele Millionen Jahre älter sind als die dunklen Basalte. Die genauen Gründe für diese ungleiche Verteilung der Gesteinsarten auf dem Mond sind jedoch bis heute Gegenstand der Forschung und noch nicht abschließend geklärt.
Chlorverteilung gibt neue Einblicke in Mondgeschichte
Nun findet sich eine neue Spur. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich Chlor beim Aufschmelzen der Mondgesteine sehr ungewöhnlich verteilt“, erklärt Prof. Dr. Stephan Klemme vom Institut für Mineralogie der Universität Münster. „Die Gesteine der erdzugewandten Seite des Mondes enthalten überraschend viel Chlor. Wahrscheinlich waren chemische Veränderungen durch chlorhaltige Gase infolge vulkanischer Ausbrüche weit verbreitet.“ Eine Ausnahme bildet das sogenannte KREEP-Gebiet, eine Region auf dem Mond mit besonders vielen seltenen Elementen. Proben von dort zeigen keine erhöhte Chlor-Konzentration. „Analysen deuten darauf hin, dass diese Gesteine aus einem besonderen Teil des Mondes stammen, der noch Spuren aus der Entstehungszeit des Mondes enthält“, ergänzt Dr. Jasper Berndt, der ebenfalls am Institut für Mineralogie arbeitet.
Methodisches Vorgehen
Um die Entstehung der unterschiedlichen Mondgesteine besser zu verstehen, haben Wissenschaftler:innen im Labor die Bedingungen des Mondmagma-Ozeans simuliert. Diese frühe Phase der Mondgeschichte war entscheidend, da der Mond zu dieser Zeit nahezu vollständig aufgeschmolzen war.
Für die Experimente nutzte das Forschungsteam hochreine Chemikalien, deren Zusammensetzung der des Mondes exakt entsprach. Zusätzlich wurde gezielt Chlor beigefügt. In einer Hochdruckpresse erzeugten die Forscher:innen anschließend Mondminerale und Schmelzen unter extrem hohen Temperaturen und Drücken, die den Bedingungen tief im Mondinneren nachempfunden waren. Über mehrere Tage hinweg verfolgten die Wissenschaftler:innen, wie sich das Chlor und andere chemische Elemente in diesen künstlich hergestellten Mondgesteinen verteilten. Mithilfe dieser Beobachtungen konnten sie rekonstruieren, wie sich die Mondkruste aus den Schmelzen des tiefen Mondmagma-Ozeans entwickeln konnte.
Künftige Untersuchungen von Gesteinsproben, wie sie die chinesische Raumsonde Chang’e-6 im Juni 2024 von der Rückseite des Mondes zur Erde gebracht hat, können wichtige Hinweise liefern, ob und wie solche chemischen Veränderungen auf dem ganzen Mond vorkommen.
Die Zusammensetzung der Mondkruste
Die Mondkruste, die oberste Schicht unseres Erdtrabanten, setzt sich hauptsächlich aus zwei Gesteinsarten zusammen: den hellen Hochlandgesteinen und den dunklen basaltischen Gesteinen. Letztere finden sich vor allem in den tiefer gelegenen Regionen des Mondes. Auffällig ist die unterschiedliche Verteilung dieser Gesteine auf den beiden Seiten des Mondes. Während auf der erdzugewandten Seite beide Gesteinsarten in etwa gleicher Häufigkeit vorkommen, dominieren auf der Rückseite die hellen Hochlandgesteine; dunkle Basalte sind dort nur sehr selten anzutreffen.
Proben, die im Rahmen der Apollo-Missionen entnommen und untersucht wurden, haben zudem gezeigt, dass die Anorthosite – eine Form der hellen Hochlandgesteine – um viele Millionen Jahre älter sind als die dunklen Basalte. Die genauen Gründe für diese ungleiche Verteilung der Gesteinsarten auf dem Mond sind jedoch bis heute Gegenstand der Forschung und noch nicht abschließend geklärt.
Quelle
Publikation
Jing, JJ., Berndt, J., Kuwahara, H. et al. Halogen abundance evidence for the formation and metasomatism of the primary lunar crust. Nat Commun 16, 5337 (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-60849-4