Eine neue Analyse des Mondbodens, der im Rahmen der chinesischen Chang’e-6-Mission geborgen wurde, enthüllt den ersten direkten Beweis für kristallines Hämatit (α-Fe₂O₃) und Maghemit (γ-Fe₂O₃), die durch ein großes Einschlagereignis entstanden sind. Diese in Science Advances veröffentlichte Entdeckung stellt die lange gehegte Annahme in Frage, dass sich die Mondoberfläche überwiegend in einem reduzierten Zustand befindet, und liefert entscheidende Einblicke in die Entwicklung des Planeten.
Das Mondoxidations-Rätsel
Jahrzehntelang glaubten Wissenschaftler, dass der Umgebung und dem Inneren des Mondes die notwendigen Bedingungen für eine signifikante Oxidation fehlten. Es wurde erwartet, dass Eisen auf dem Mond hauptsächlich in seiner eisenhaltigen (Fe²⁺) oder metallischen (Fe⁰) Form vorliegt. Jüngste Orbitalstudien deuteten jedoch auf das Vorkommen von Hämatit in Regionen hoher Breitengrade hin, was zu einer wissenschaftlichen Debatte führte. Frühere Untersuchungen an Proben der Chang’e-5-Mission ergaben durch Einschläge erzeugten Magnetit (Fe₃O₄), was auf lokalisierte oxidierende Umgebungen während der Oberflächenmodifikation hindeutet.
Trotz dieser Erkenntnisse blieb ein schlüssiger mineralogischer Beweis für stark oxidierende Mineralien wie Hämatit aus. Das Ausmaß der Oxidationsprozesse und die Verbreitung oxidierter Mineralien auf der Mondoberfläche blieben unklar.
Chang’e-6-Proben enthüllen neue Beweise
Die Chang’e-6-Mission, bei der erfolgreich Bodenproben aus dem Südpol-Aitken-Becken (SPA) zurückgebracht wurden, bot die Gelegenheit, nach stark oxidierten Substanzen zu suchen, die bei großen Einschlagereignissen entstanden waren. Das SPA-Becken, einer der größten und ältesten Einschlagskrater im Sonnensystem, bietet ein ideales natürliches Labor zur Untersuchung von Oxidationsreaktionen.
Forscher identifizierten mikrometergroße Hämatitkörner im Chang’e-6-Mondboden. Mithilfe von Mikrobereichs-Elektronenmikroskopie, Elektronenenergieverlustspektroskopie und Raman-Spektroskopie bestätigten sie die Kristallstruktur und die einzigartigen Eigenschaften dieser Hämatitpartikel und bestätigten, dass es sich um primäre Mondbestandteile und nicht um terrestrische Verunreinigungen handelt.
Wie Auswirkungen die Oxidation vorantreiben
Die Studie legt nahe, dass die Hämatitbildung eng mit großen Einschlagereignissen in der Mondgeschichte verbunden ist. Extreme Temperaturen, die durch große Einschläge entstehen, verdampfen Oberflächenmaterialien und erzeugen eine vorübergehende Umgebung mit hoher Sauerstoffflüchtigkeit. Dieser Prozess führt auch zur Entschwefelung von Troilit, wodurch Eisenionen freigesetzt werden, die dann in der Umgebung mit hoher Flüchtigkeit oxidiert werden und sich in der Dampfphase abscheiden, wodurch mikrometergroßer kristalliner Hämatit entsteht. Dieser Hämatit existiert neben magnetischem Magnetit und Maghemit.
Implikationen für den Mondmagnetismus
Der Ursprung weit verbreiteter magnetischer Anomalien auf der Mondoberfläche, einschließlich derjenigen im nordwestlichen SPA-Becken, ist nach wie vor kaum geklärt. Angesichts der Korrelation zwischen Oxidationsprozessen und der Bildung magnetischer Trägermineralien liefert diese Studie wichtige probenbasierte Beweise zur Klärung der Träger und der Entwicklungsgeschichte dieser magnetischen Anomalien auf dem Mond.
Diese Forschung erweitert unser Verständnis der Mondentwicklung, indem sie den lange vertretenen Glauben in Frage stellt, dass die Mondoberfläche vollständig reduziert sei. Die Ergebnisse liefern entscheidende Hinweise zur Entschlüsselung der Entwicklung magnetischer Anomalien des Mondes und der Mechanismen, die großen Einschlagereignissen zugrunde liegen
