Irgendwo in den unendlichen Tiefen des Weltraums ereignete sich vor Millionen von Jahren eine kosmische Katastrophe. Ein Asteroid schlug auf der Oberfläche des Mondes oder des Mars ein und löste Gesteinsfragmente heraus, die sich auf eine lange und unvorhersehbare Reise begaben. Sie zogen durch die Dunkelheit, umkreisten die Sonne und kollidierten möglicherweise sogar mehrmals mit anderen Himmelskörpern, bevor sie schließlich dort landeten, wo wir sie am wenigsten erwarten würden – auf der Erde. Doch wie können wir mit Sicherheit feststellen, dass diese Steine tatsächlich vom Mond oder vom Mars stammen?
Das Geheimnis der Mondmeteoriten
Am 20. Juli 1969 betrat erstmals ein Mensch den Mond. Die Mission Apollo 11 brachte 21,55 Kilogramm Mondgesteinsproben zurück, darunter Basalte aus dem Mare Tranquillitatis (Meer der Ruhe), die dazu beitrugen, den vulkanischen Ursprung der Mondmeere zu bestätigen. Während der folgenden Apollo-Missionen und des sowjetischen Luna-Programms erhielten Wissenschaftler insgesamt 382 Kilogramm Mondgestein. Die Missionen Apollo 12–17 brachten nach und nach vielfältigere Proben zurück, darunter Anorthosite aus dem Mondhochland. Neben den amerikanischen Astronauten gewannen auch die sowjetischen Sonden Luna 16, 20 und 24 Proben. Mithilfe automatischer Systeme brachten sie insgesamt 326 Gramm Mondmaterial zur Erde zurück. Dank dieser Missionen wissen wir heute sehr genau, wie das Material beschaffen ist, aus dem der Mond besteht.
Mondmeteoriten lassen sich anhand mehrerer charakteristischer Merkmale erkennen. Sie enthalten einen hohen Anteil an Plagioklas und nahezu kein Wasser, was den Bedingungen auf dem Mond entspricht, der weder eine Atmosphäre noch fließendes Wasser besitzt. Ein weiterer wichtiger Schlüssel zu ihrer Identifizierung ist die Sauerstoffisotopenzusammensetzung, die sehr genau mit den Proben übereinstimmt, die von den Apollo-Missionen zur Erde gebracht wurden. Ihre Oberflächen tragen außerdem Spuren des Mikrometeoritenbombardements und der Einwirkung des Sonnenwinds, was zeigt, dass sie Millionen von Jahren in einer atmosphärenlosen Umgebung verbracht haben.
Marsmeteoriten und eingeschlossene Zeitzeugen
Meteoriten vom Mars enthüllten ihr Geheimnis dank mikroskopisch kleiner Gasblasen, die in ihrer Struktur eingeschlossen sind – beispielsweise in ALH 84001 und anderen Shergottiten, Nakhliten und Chassigniten. Als Wissenschaftler die gasförmigen Einschlüsse in diesen Gesteinen analysierten, stellten sie fest, dass die Zusammensetzung der Gase sehr genau der Marsatmosphäre entspricht, wie sie 1976 von den Landern Viking 1 und 2 gemessen wurde. Die Atmosphäre des Mars besitzt nämlich ein charakteristisches Verhältnis von Argon, Stickstoff und Kohlendioxid, das sich von dem aller anderen Planeten und Himmelskörper des Sonnensystems unterscheidet.
Marsmeteoriten enthalten darüber hinaus Minerale, die sich in Gegenwart von Wasser gebildet haben. Dies wird auch durch moderne Analysen der Rover Curiosity und Perseverance gestützt. Curiosity, der seit 2012 auf dem Mars arbeitet, führte detaillierte mineralogische Untersuchungen durch und bestätigte das Vorkommen von Mineralen, die jenen in Marsmeteoriten entsprechen, die auf der Erde gefunden wurden. Perseverance, der neueste Marsrover der NASA, begann 2021 mit der detaillierten Untersuchung der Planetenoberfläche und sucht nach Gesteinen mit einer Zusammensetzung, die den auf der Erde gefundenen Meteoriten ähnelt.
Meteoriten vom Mars zeichnen sich durch einen hohen Gehalt an Eisenoxiden aus, die dem Roten Planeten seine charakteristische Farbe verleihen. Jedes gefundene Exemplar ist somit ein kleines Fragment des Mars, das eine außerordentlich lange Reise durch den Weltraum hinter sich hat.
Wie gelangten Meteoriten vom Mars und vom Mond auf die Erde?
Fragmente aus fernen Welten gelangen nicht einfach zufällig auf die Erde. Damit ein Gesteinsstück die Oberfläche des Mars oder des Mondes verlassen kann, muss es zu einer gewaltigen Kollision mit einem Asteroiden kommen. Ein solcher Einschlag schleudert Gestein in den Weltraum, wo es zig Millionen Jahre unterwegs sein kann, bevor gravitative Einflüsse seine Bahn so verändern, dass es auf Kollisionskurs mit der Erde gerät – bei einigen Marsmeteoriten wird beispielsweise angenommen, dass sie mehr als 15 Millionen Jahre durch den Weltraum gereist sind.
Genau deshalb sind diese Meteoriten so selten. Während gewöhnliche Meteoriten überwiegend aus dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter stammen, machen Fragmente vom Mars und vom Mond weniger als 0,1 % aller gefundenen Meteoriten aus.
Verlorene Bruchstücke des Asteroiden Vesta
Nicht nur Mars und Mond, sondern auch Vesta, einer der größten Asteroiden des Hauptgürtels, hat Fragmente zu den Meteoritensammlungen auf der Erde beigetragen. Ihre Herkunft wurde insbesondere durch die Raumsonde Dawn bestätigt, die Vesta in den Jahren 2011–2012 aus einer Umlaufbahn untersuchte. Spektralanalysen auf Grundlage der gewonnenen Daten zeigten, dass das von der Oberfläche Vestas reflektierte Licht mit den sogenannten HED-Meteoriten (Howarditen, Eukriten und Diogeniten) übereinstimmt.
Eine entscheidende Rolle spielte der Vergleich der mineralogischen und chemischen Zusammensetzung der HED-Meteoriten mit den Daten, die die Raumsonde Dawn bei der Untersuchung Vestas gewonnen hatte. Spektralmessungen der Oberfläche Vestas zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit Howarditen, Eukriten und Diogeniten, während die Sauerstoffisotopenzusammensetzung durch Laboranalysen der Meteoriten selbst bestimmt wurde. Zusammengenommen bestätigen diese Erkenntnisse, dass HED-Meteoriten von Vesta stammen, die damit neben Mars und Mond zu den bekannten Mutterkörpern von Meteoriten zählt.
Wissenschaftliche Methoden zur Bestimmung der Herkunft von Meteoriten
Jeder Himmelskörper im Sonnensystem besitzt einen einzigartigen „chemischen Fingerabdruck“, der mithilfe moderner analytischer Methoden zuverlässig erkannt werden kann. Zu den wichtigsten Verfahren, mit denen sich der Mutterkörper eines Meteoriten bestimmen lässt, gehören:
Chemische Zusammensetzung und Mineralbestand
Marsmeteoriten enthalten Eisenoxide und Minerale, die mit Wasser in Verbindung stehen, während Mondmeteoriten reich an Anorthosit sind.
Isotopenanalyse
Die Verhältnisse der Isotope von Sauerstoff, Stickstoff und Edelgasen dienen als einzigartiger Fingerabdruck einzelner planetarer Körper. Marsmeteoriten enthalten daher häufig Gase, deren Zusammensetzung der Atmosphäre des Roten Planeten entspricht, während Mondmeteoriten Isotopenmerkmale aufweisen, die mit den Gesteinen übereinstimmen, welche während der Apollo-Missionen zur Erde gebracht wurden.
Vergleich mit Daten von Raumsonden und Weltraummissionen
Informationen, die direkt von den Oberflächen und aus den Atmosphären planetarer Körper gewonnen wurden – beispielsweise während der Apollo-Missionen, durch Messungen der Marsatmosphäre mit den Viking-Landern oder durch Analysen der Raumsonde Dawn – dienen als Referenzgrundlage. Durch den Vergleich dieser Daten mit Laborergebnissen von Meteoriten lässt sich zuverlässig bestimmen, woher die jeweiligen Proben stammen.
Fazit
Jeder Meteorit, ganz gleich ob er vom Mars, vom Mond oder von Vesta stammt, ist ein kleiner, aber außerordentlich wertvoller Zeuge von Ereignissen, die sich vor Millionen oder sogar Milliarden von Jahren abgespielt haben. Diese Gesteine bewahren Spuren uralter kosmischer Katastrophen, offenbaren komplexe geologische Prozesse und liefern wichtige Hinweise auf die Vergangenheit dieser fernen Welten.
Autorin: Terezie Laubrová
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