- Viele Menschen haben sich im Laufe der Jahre an uns gewandt und wollten wissen, ob ein Stein, den sie besitzen, ein Mondgestein ist. Die häufigste Geschichte, die wir hören, ist, dass der Stein einem Verwandten in den 1970er Jahren von einem Astronauten, einem Militär oder einem NASA-Sicherheitsbeamten geschenkt wurde. Wir haben mehrere solcher Steine chemisch untersucht, aber keiner war ein Mondgestein. Andere Leute vermuten, dass sie einen Mondmeteoriten gefunden haben. Keine der vielen Proben, die uns zugesandt wurden, war ein Mondmeteorit, außer von Meteoritenhändlern, von Personen, die Mondmeteoriten von einem Händler gekauft haben, oder von erfahrenen Meteoritenschürfern, die sie in den Wüsten Nordafrikas oder Omans gefunden haben.
- In Nordamerika, Südamerika oder Europa wurde bisher kein Mondmeteorit gefunden. Zweifellos gibt es sie, aber die Wahrscheinlichkeit, einen Mondmeteoriten in einer gemäßigten Umgebung zu finden, ist unglaublich gering. Viele erfahrene Meteoritensammler haben sich auf die Suche gemacht, aber keiner hatte bisher Erfolg. Realistisch betrachtet ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Amateur einen Mondmeteoriten findet, so gering, dass ich nicht viel Enthusiasmus aufbringen kann, um die Tausenden von Steinen und Fotos zu untersuchen, um die ich gebeten worden bin. Wenn ich selbst einen Mondmeteoriten finden wollte, würde ich nicht die Mojave-Wüste durchkämmen. Ich würde die Gesteinssammlungen von Hochschulen und Universitäten durchsuchen. Es ist nicht unwahrscheinlich, dass irgendwo in einer alten Schublade ein Mondmeteorit liegt, weil ein scharfsichtiger Geologiestudent oder -professor vor Jahren einen seltsam aussehenden Stein an einem Ort gefunden hat, an den er nicht gehört. Es würde mich nicht überraschen zu erfahren, dass irgendein “Experte” erklärte, das Gestein sei kein Meteorit, weil es nicht wie ein gewöhnlicher Chondrit aussah, keinen Magneten anzog oder keine hohe Nickelkonzentration aufwies. Sowohl optisch als auch von der Zusammensetzung her “sehen” Mondmeteoriten mehr wie irdisches Gestein aus als “normale” Meteoriten (gewöhnliche Chondrite). Es wäre leicht, einen Mondmeteoriten zu übersehen. Ein verwitterter Mondmeteorit würde bemerkenswert unauffällig aussehen.
- Hier bespreche ich einige Aspekte der Mondgeologie, Mineralogie und Chemie, die uns bei unseren Versuchen, Mondmaterial zu identifizieren, leiten.
- Mondmineralogie
- Nur vier Minerale – Plagioklas-Feldspat, Pyroxen, Olivin und Ilmenit – machen 98-99% des kristallinen Materials der Mondkruste aus. (Das Material an der Mondoberfläche enthält einen hohen Anteil an nicht-kristallinem Material, bei dem es sich jedoch größtenteils um Glas handelt, das durch das Schmelzen von Gesteinen mit den vier Hauptmineralien entstanden ist.) Die verbleibenden 1-2 % sind größtenteils Kalifeldspat, Oxidminerale wie Chromit, Pleonast und Rutil, Kalziumphosphate, Zirkon, Troilit und Eisenmetall. Viele andere Minerale wurden identifiziert, aber die meisten sind selten und kommen nur als sehr kleine Körner zwischen den vier Hauptmineralen vor und sind mit bloßem Auge nicht zu erkennen.
- Einige der häufigsten Minerale auf der Erdoberfläche sind selten oder wurden noch nie in Mondproben gefunden. Dazu gehören Quarz, Calcit, Magnetit, Hämatit, Glimmer, Amphibole und die meisten Sulfidminerale. Viele irdische Mineralien enthalten Wasser als Teil ihrer Kristallstruktur. Glimmer und Amphibole sind häufige Beispiele. Wasserhaltige Mineralien sind auf dem Mond nicht gefunden worden. Die Einfachheit der Mondmineralogie macht es mir oft sehr leicht, mit großer Sicherheit zu sagen: “Das ist kein Mondgestein”. Ein Gestein, das Quarz, Calcit oder Glimmer als Hauptmineral enthält, stammt nicht vom Mond. Einige Mondmeteorite enthalten tatsächlich Calcit. Das Kalzit hat sich jedoch auf der Erde gebildet, als der Meteorit nach seiner Landung Luft und Wasser ausgesetzt war. Das Kalzit tritt als sekundäres Mineral auf, das Risse und Hohlräume ausfüllt (siehe Dhofar 025). Sekundäre Minerale sind leicht zu erkennen, wenn der Meteorit mit einem Mikroskop untersucht wird.
- Mondgestein – Brekzien
- Der größte Teil der Mondkruste, der Teil, der als Feldspat-Hochland-Terrane oder einfach als Feldspat-Hochland bezeichnet wird, besteht aus Gesteinen, die reich an einer bestimmten Sorte von Plagioklas-Feldspat sind, die als Anorthit bekannt ist. Folglich werden Gesteine der Mondkruste als anorthositisch bezeichnet, weil sie reich an Plagioklas sind und Namen wie Anorthosit, noritischer Anorthosit oder anorthositischer Troktolit tragen (siehe Tabelle unten). Das Verhältnis von eisenhaltigen Mineralen zu Plagioklas nimmt in den feldspathaltigen Hochländern wahrscheinlich an den meisten Stellen mit der Tiefe zu. So sind zum Beispiel die Gesteine, die im riesigen Einschlagbecken zwischen Südpol und Aitken auf der anderen Seite freigelegt wurden, reicher an Pyroxen als typische Feldspath-Hochländer.
- In einem Großteil des nordwestlichen Quadranten der Mondnähe, in der als Procellarum KREEP Terrane bekannten Region, enthält die Kruste weniger Plagioklas und mehr Pyroxen. Die ursprünglichen Gesteine dieser anomalen Kruste waren wahrscheinlich hauptsächlich Norite und Gabbros. Die feldspathaltige Kruste des Mondes begann sich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren zu bilden. Während ihrer Entstehung und noch einige Zeit danach wurde sie intensiv von Meteoroiden und Asteroiden bombardiert. Die Gesteine der Mondkruste wurden durch einige Einschläge immer wieder zerbrochen und durch andere Einschläge wieder zusammengeklebt. Infolgedessen sind die meisten Gesteine des Mondhochlands Brekzien (brech’-chee-uz), ein Wort für ein Gestein, das aus Bruchstücken älterer Gesteine besteht. Brekzien kommen auch auf der Erde vor, sind aber viel seltener als auf dem Mond. Außerdem sind die meisten irdischen Brekzien nicht durch Meteoriteneinschläge, sondern durch Verwerfungen entstanden. Mondbrekzien werden in verschiedene Kategorien eingeteilt, z. B. Impakt-Schmelz-, Granulit-, Glas-, Fragment- und Regolith-Brekzien. In Impakt-Schmelz-Brekzien und glasartigen Brekzien sind Gesteinsfragmente, so genannte Klasten, in einer verfestigten (kristallinen oder glasartigen) Schmelzmatrix suspendiert, die durch einen Meteoriteneinschlag entstanden ist.
- Weitere Informationen über Mondbrekzien und ähnliche Gesteine auf der Erde.
- In Fragment- und Regolithbrekzien gibt es wenig oder gar keine geschmolzenen Anteile, sondern nur fragmentarische Trümmer, die durch den Stoßdruck eines Einschlags lithifiziert (zu einem Gestein geformt) wurden. Da sich Brekzien auf die Textur und anorthositische oder feldspathaltige Brekzien auf die Mineralogie beziehen, werden Gesteine aus dem Mondhochland auch als anorthositische Brekzien, feldspathaltige Brekzien oder Hochlandbrekzien bezeichnet. Da die Mondkruste so stark zertrümmert wurde, gab es nur sehr wenige handgroße Gesteine, die bei den Apollo-Missionen gesammelt wurden und die ungebrochene Überreste der frühen Eruptivkruste des Mondes sind. Daher ist es keine Überraschung, dass alle Mondmeteoriten aus dem Feldspathic Highlands Terrane und dem Procellarum KREEP Terrane Brekzien sind.
- Mondgestein – Mare Basalte
- Auf der Erde sind Vulkane oft kegelförmige Berge, da sie aus einem Haufen Asche und Lava bestehen, die aus einem Schlot ausgestoßen werden. Die Laven sind zähflüssig und erstarren, bevor sie weit fließen. Aufgrund ihrer eisenhaltigen Zusammensetzung und ihres Wassermangels war die Lava auf dem Mond viel weniger zähflüssig, eher wie Motoröl. Wenn Mondlaven auf der Oberfläche ausbrachen, bildeten sie keine Vulkane, sondern flossen einfach und füllten tiefe Stellen. Daher sind die Lavaablagerungen auf dem Mond flach und dünn und bedecken weite Gebiete. Da der Mond keine Atmosphäre und nur eine geringe Schwerkraft hat, verteilte sich die ausgeworfene Asche weiträumig, anstatt sich wie auf der Erde in der Nähe des Schlots zu stauen.
- Ungefähr ab der Zeit des intensiven Meteoritenbeschusses schmolz der Mondmantel teilweise auf. Die dabei entstehenden Magmen stiegen durch die Kruste an die Oberfläche und sammelten sich an niedrigen Stellen. Bei diesen tiefen Stellen handelte es sich hauptsächlich um riesige Krater, so genannte Becken, die von den Einschlägen der größten Meteoriten hinterlassen wurden. Der Vulkanismus auf dem Mond hielt etwa 2 Milliarden Jahre lang an.
- Aussprache: Das lateinische Wort mare wird im Englischen als mar’-ay ausgesprochen. Der Plural von mare ist maria, der mar’-ee-ah ausgesprochen wird. Basalt wird gewöhnlich bah-salt’ ausgesprochen.
- Auf der Erde erstarrt vulkanisches Gestein aus geschmolzener Lava (Magma). Die häufigste Art von vulkanischem Gestein ist Basalt. Die alten Astronomen nannten die runden, mit Basalt gefüllten Becken auf der Oberfläche des Mondes Meere, weil es sich um glatte, dunkle Bereiche handelte, die von höher gelegenen Gebieten umgeben waren. Sie erhielten lateinische Namen wie Mare Serenitatis für Meer der Gelassenheit. Heute wissen wir, dass es sich bei den Mondmarien um Basaltströme handelt, weshalb wir die Gesteine der Marien Marebasalte nennen. Mare-Basalte bestehen hauptsächlich, zu 50-70 %, aus Pyroxen, enthalten aber auch 20-40 % Plagioklas, bis zu 20 % Ilmenit und verwandte Ti-reiche Minerale sowie 0-20 % Olivin. Die Maria sind dunkler als das Hochland, weil (1) Mare-Basalte reich an eisenhaltigen Mineralien sind, (2) eisenhaltige Mineralien dunkel gefärbt sind und (3) Plagioklas hell gefärbt ist. Im Gegensatz zu den Hochländern handelt es sich bei den meisten Gesteinen, die von den Apollo-Astronauten auf den Maränen gesammelt wurden, um echte Basalte und nicht um Brekzien, die aus Basaltfragmenten bestehen. Diese Beobachtung ist einer von mehreren Gründen, warum wir wissen, dass sich die Basalte hauptsächlich nach der Zeit des intensiven Bombardements gebildet haben. Mare-Basalte bedecken etwa 17 % der Mondoberfläche, aber man schätzt, dass sie nur etwa 1 % des Volumens der Kruste ausmachen.
- Da es sich bei Mondmeteoriten um Proben von zufällig verteilten Orten auf der Mondoberfläche handelt und der größte Teil der Mondoberfläche feldspathaltig ist, sind die meisten Mondmeteoriten feldspathaltige Brekzien. Einige sind kristalline Mare-Basalte, Brekzien, die aus Mare-Basalt bestehen, oder Brekzien, die sowohl aus Mare- als auch aus Hochlandmaterial bestehen (wie QUE 94281, oben). In einigen wenigen Fällen dominiert noritisches Material aus dem Terranum Procellarum KREEP.
- Marmorbasalte des Mondes sowie basaltische Meteoriten vom Mars ähneln stark den Basalten der Erde. Da keine Schmelzkruste vorhanden ist, gibt es wenig an einem Mondmondbasalt, das bei einem Geologen, der das Gestein in die Hand bekommt und fragt: “Was ist das?”, großes Interesse wecken würde. Eine sorgfältige Untersuchung unter dem Mikroskop könnte einige verdächtige Merkmale aufzeigen – das Fehlen bestimmter Mineralien und das Übermaß an anderen (Ilmenit) oder der geringe Natriumgehalt des Feldspats. Die Mineralkörner würden Anzeichen von Erschütterungen und Brüchen durch Meteoriteneinschläge aufweisen. Chemische Untersuchungen wären jedoch erforderlich, um einen lunaren oder marsianischen Ursprung nachzuweisen.
- Fragment- und Regolithbrekzien sind die engsten Entsprechungen zwischen Mond- und irdischem Sedimentgestein, und sie weisen eine gewisse strukturelle Ähnlichkeit auf. Allerdings gibt es zahlreiche Unterschiede, die fast alle mit dem Fehlen von Wasser und Wind auf dem Mond zusammenhängen. Wie bereits erwähnt, enthalten Mondgesteine weder Karbonatminerale noch reichlich Quarz, wie dies bei den meisten irdischen Sedimentgesteinen der Fall ist. Auf dem Mond gibt es keine wirksamen Sortiermechanismen, so dass die lithischen Komponenten der Mondbrekzien in einer Vielzahl von Korngrößen vorliegen, ohne dass es eine bevorzugte Größe oder Ausrichtung gibt. Mondbrekzien sind größtenteils fraktale Objekte, die unabhängig vom Maßstab, in dem sie betrachtet werden, im Querschnitt ähnlich aussehen. (Siehe ALHA 81005.) Es gibt kein bekanntes Mondgestein, das den Schichten ähnelt, die für irdische Sedimentgesteine charakteristisch sind. Terrestrische Sedimentgesteine weisen Schichten auf, weil auf der Erde Schwerkraft herrscht, so dass sich die Partikel im Wasser oder in der Atmosphäre absetzen. Der Mond hat nur eine schwache Schwerkraft und kein Wasser oder eine Atmosphäre.
- Die meisten kleinen Klasten in Mondbrekzien sind Fragmente von Plagioklas oder Anorthosit. Nur selten übersteigt das Seitenverhältnis (Länge zu Breite) einer Klaste in einer Mondbrekzie den Wert 3. Die meisten Klasten sind kantig, nicht rund. (Ausnahmen: Es gibt vulkanische Glaskugeln im lunaren Regolith (Boden). Solche Kügelchen werden manchmal in Regolithbrekzien gefunden, aber sie haben einen Durchmesser von <0,1 mm und sind mit bloßem Auge nicht leicht zu erkennen. Durch Einschläge erzeugte Kugeln kommen vor und können groß sein, sind aber im Vergleich zu Gesteins- und Mineralfragmenten nicht häufig. Einschlaggeschmolzene Brekzien können teilweise geschmolzene Klasten enthalten, die folglich nicht kantig sind.)
- Brekzierte Mondmeteoriten sind so zäh und kohäsiv, dass sie die Explosion auf dem Mond und die harte Landung auf der Erde überstanden haben. Viele terrestrische Sedimentgesteine brechen viel leichter auseinander. Im Gegensatz zu einigen irdischen Konglomeraten, die den Mondbrekzien ähneln, ist die Matrix der Mondbrekzien so hart wie die Gesteinsbrocken. Auf gebrochenen oder äußeren Oberflächen von brekziösen Mondmeteoriten heben sich die Klasten weder im negativen noch im positiven Relief ab.
- Metall und Magnetismus
- Meteoritensammler wissen, dass die meisten Meteoriten einen billigen Magneten anziehen, weil sie Eisen-Nickel-Metall enthalten. Die häufigste Art von Meteoriten, die gewöhnlichen Chondrite, enthalten in der Tat Metall, und natürlich auch Eisenmeteoriten. Die Marebasalte des Mondes und die ursprünglichen Gesteine des Mondhochlands enthalten praktisch kein Eisenmetall (viel, viel weniger als 1 %). Brekziierte Mondmeteorite enthalten jedoch etwas Metall von den asteroiden Meteoriten, die den Mond bombardiert haben. Unter den Mondmeteoriten enthält Dhofar 1527 das meiste Metall, etwa 1,7 %; die meisten enthalten viel weniger. Mit anderen Worten: Mondmeteoriten ziehen keine Magneten an, wie die meisten anderen Meteoriten.
- Chemie
- Aufgrund der Einfachheit der Mondmineralogie hat Mondgestein eine vorhersehbare chemische Zusammensetzung. Fast das gesamte Aluminium befindet sich in Plagioklas und fast das gesamte Eisen und Magnesium in Pyroxen, Olivin und Ilmenit. Auf dem Diagramm der Aluminiumkonzentration (Al2O3 in der Abbildung unten) gegen die Konzentrationen von Eisen (FeO) und Magnesium (MgO) liegen Mondmeteoriten (und fast alle Apollo-Mondgesteine) entlang einer Linie, die die Zusammensetzung von Plagioklas und die durchschnittliche Zusammensetzung der drei eisenhaltigen Minerale verbindet, da dies die einzigen vier Hauptminerale im Gestein sind. Wenn die Zusammensetzung eines Gesteins nicht entlang dieser Linie verläuft, ist das Gestein mit ziemlicher Sicherheit kein Mondgestein.
- Auf der Erde wird die Kieselsäure (SiO2)-Konzentration von Eruptivgesteinen als chemischer Klassifizierungsparameter erster Ordnung verwendet, da sie zwischen den verschiedenen Gesteinsarten stark variiert. Auf dem Mond gibt es (1) keine Gesteine, die reich an Quarz oder anderen Siliziumdioxid-Polymorphen* sind, (2) in einem bestimmten Gestein, insbesondere in Brekzien, ist die durchschnittliche Konzentration von Siliziumdioxid in den drei Hauptmineralen Plagioklas, Pyroxen und Olivin ungefähr gleich, und (3) in Hochlandgestein ist Ilmenit normalerweise nur in geringen Mengen vorhanden (<3 %), so dass die Siliziumdioxid-Konzentrationen der üblichen Mondgesteine nur geringfügig variieren. In Mondmeteoriten liegen die SiO2-Konzentrationen in einem engen Bereich zwischen 43 % und 47 %. Da Aluminium jedoch um mehr als den Faktor 3 schwankt, ist Aluminium als chemischer Klassifizierungsparameter nützlicher. (Titan wird in Mare-Basalten verwendet.) In ähnlicher Weise schwanken die Kalziumkonzentrationen in fast allen lunaren Gesteinen nur um den Faktor 2, d. h. zwischen 10 % und 20 % in Form von Kalziumoxid (CaO). Das ist viel weniger als die Schwankungsbreite bei irdischen Gesteinen. Ein Gestein mit Siliziumdioxid- oder Kalziumoxid-Konzentrationen, die deutlich außerhalb dieser Bereiche liegen, ist mit ziemlicher Sicherheit kein Mondgestein.
- In den Gesteinen der Erde kommt Eisen sowohl in der Oxidationsstufe 2+ als auch 3+ vor. Auf dem Mond kommt Eisen in den Oxidationsstufen 0 (Metall) und 2+ vor, obwohl in den Eruptivgesteinen des Mondes fast das gesamte Eisen in der Oxidationsstufe 2+ vorliegt (in Olivin, Pyroxen und Ilmenit). Auf dem Mond liegt auch das gesamte Mangan in der Oxidationsstufe 2+ vor. Da Fe(II) und Mn(II) ein sehr ähnliches chemisches Verhalten aufweisen, wird Eisen bei geochemischen Prozessen auf dem Mond nicht von Mangan getrennt, wie es auf der Erde der Fall ist. Infolgedessen liegt das Verhältnis von Eisen zu Mangan in Mondgestein nahezu konstant bei 70, unabhängig davon, ob die Gesteine aus den Marias (hoher Fe- und Mn-Gehalt) oder aus dem Hochland (niedriger Fe- und Mn-Gehalt) stammen. Nicht-mondnahe Meteorite haben andere FeO/MnO-Verhältnisse als Mondgestein. Erdgestein hat eine große Bandbreite an FeO/MnO-Verhältnissen, aber für die durchschnittliche Erdkruste ist das Verhältnis etwas niedriger als auf dem Mond.
- Das Element Chrom ist in Mondgestein in höherer Konzentration vorhanden als in den meisten Erdgesteinen (untere Grafik hier). Die Chromkonzentrationen in Marebasalten reichen von 0,14 % bis 0,44 % (als Cr). Sogar die feldspathaltigen Mondmeteoriten sind mit 0,05-0,09% Cr wesentlich chromreicher als die durchschnittliche Erdkruste (~0,01%).
- Die Konzentrationen der Alkalielemente (Kalium, Natrium, Rubidium und Cäsium) sind in Mondgestein 10 bis 100 Mal niedriger als in terrestrischem Gestein. Terrestrische Sedimentgesteine enthalten häufig Sulfidminerale wie Pyrit. Sulfidminerale sind in Mondgestein selten, und Elemente wie Kupfer, Zink, Arsen, Selen, Silber, Quecksilber und Blei, die häufig in Sulfidmineralen vorkommen, kommen in Mondgestein nur in sehr geringen Mengen vor. Geringe Konzentrationen von Alkalielementen und sulfidliebenden (chalkophilen) Elementen sind eines der charakteristischsten Merkmale von Mondgestein.
- Ungewöhnliche Gesteine
- Wie oben erwähnt, gibt es bekannte Ausnahmen von den Verallgemeinerungen, und wir Mondforscher hoffen natürlich, dass wir nicht alle Mineralien und Gesteinsarten entdeckt haben, die auf dem Mond vorkommen. Bekannte Proben mit ungewöhnlicher Zusammensetzung und Mineralogie sind jedoch selten und kommen meist nur als kleine (<1 Gramm) Klasten in Brekzien oder im Boden vor. Auf der Grundlage der von den Missionen Clementine und Lunar Prospector aus der Umlaufbahn gewonnenen Daten haben wir keinen Grund zu der Annahme, dass irgendeine Region des Mondes reich an Gesteinsarten ist, die sich wesentlich von den uns bekannten oder vermuteten unterscheiden. Die meisten erzbildenden Prozesse auf der Erde sind mit Wasser verbunden, so dass wir auf dem Mond keine verborgenen Erzvorkommen erwarten würden. Wenn mehr als 400 Mondmeteoriten vom Mond abgesprengt und auf der Erde gefunden wurden, dann kann es an jedem beliebigen Punkt der Mondoberfläche Gestein von jedem anderen Punkt geben. Aus diesem Grund ist die Tatsache, dass die Mondoberfläche bei den Apollo- und Luna-Missionen nur unzureichend beprobt” wurde, an sich kein guter Grund für die Vermutung, dass es an nicht beprobten Stellen des Mondes Gesteine gibt, die sich von denen, die wir untersucht haben, stark unterscheiden. Seit den Apollo-Missionen wurden Zehntausende von Mondgestein und Gesteinsbrocken untersucht. Es ist höchst unwahrscheinlich, dass ein noch nicht gefundener Mondmeteorit sich in den enthaltenen Mineralien oder in seiner geochemischen Beschaffenheit wesentlich von den Apollo-Mondgesteinen und Mondmeteoriten unterscheidet.
- Sie wurden gefälscht
- Jeder Geowissenschaftler (und es gab Tausende aus der ganzen Welt), der Mondproben untersucht hat, weiß, dass jeder, der glaubt, die Apollo-Mondproben seien auf der Erde als Teil einer Regierungsverschwörung entstanden, nicht viel über Gestein weiß. Die Apollo-Proben sind einfach zu gut. Sie erzählen eine in sich schlüssige Geschichte mit einer komplex verwobenen Handlung, die besser ist als jede Geschichte, die sich ein Verschwörer hätte ausdenken können. Ich studiere seit über 50 Jahren Mondgestein und -boden und könnte im Labor nicht einmal eine schlechte Imitation einer Mondbrekzie, eines Mondbodens oder eines Mare-Basalts herstellen. Und bei allem Respekt vor meinen cleveren Kollegen in den Regierungslabors, auch in der “Regierung” könnte das niemand, selbst jetzt nicht, da wir wissen, wie Mondgestein beschaffen ist. Die Mondproben zeigen, dass sie in einer extrem trockenen Umgebung ohne freien Sauerstoff und mit geringer Schwerkraft entstanden sind. Einige weisen Einschlagskrater auf der Oberfläche auf, und viele zeigen Anzeichen für eine Reihe unerwarteter und komplizierter Effekte im Zusammenhang mit großen und kleinen Meteoriteneinschlägen. Mondgestein und -boden enthalten Gase (Wasserstoff, Helium, Stickstoff, Neon, Argon, Krypton und Xenon), die aus dem Sonnenwind stammen und ein anderes Isotopenverhältnis aufweisen als die gleichen Gase auf der Erde. Sie enthalten Kristallschäden durch kosmische Strahlung. Eruptivgestein vom Mond hat ein Kristallisationsalter, das mit Hilfe von Radioisotopen bestimmt wurde und älter ist als jedes bekannte Erdgestein. (Jeder, der herausfindet, wie man das fälschen kann, ist eines Nobelpreises würdig.) Es war einfacher und billiger, zum Mond zu fliegen und ein paar Gesteine mitzubringen, als all diese faszinierenden Merkmale auf der Erde zu erzeugen.
Viele Menschen haben sich im Laufe der Jahre an uns gewandt und wollten wissen, ob ein Stein, den sie besitzen, ein Mondgestein ist. Die häufigste Geschichte, die wir hören, ist, dass der Stein einem Verwandten in den 1970er Jahren von einem Astronauten, einem Militär oder einem NASA-Sicherheitsbeamten geschenkt wurde. Wir haben mehrere solcher Steine chemisch untersucht, aber keiner war ein Mondgestein. Andere Leute vermuten, dass sie einen Mondmeteoriten gefunden haben. Keine der vielen Proben, die uns zugesandt wurden, war ein Mondmeteorit, außer von Meteoritenhändlern, von Personen, die Mondmeteoriten von einem Händler gekauft haben, oder von erfahrenen Meteoritenschürfern, die sie in den Wüsten Nordafrikas oder Omans gefunden haben.
![](https://sites.wustl.edu/meteoritesite/files/2019/11/QUE94281_N.jpg)
Mondmeteorit QUE (Queen Alexandra Range Antarctica ) 94281 – Ein unattraktiver Stein, der als Schlacke oder Stück Schlacke durchgehen könnte. Er wiegt 23 Gramm, knapp eine Unze. Der Würfel ist auf jeder Seite 1 cm groß. Bildnachweis: NASA-Foto S95-14590
In Nordamerika, Südamerika oder Europa wurde bisher kein Mondmeteorit gefunden. Zweifellos gibt es sie, aber die Wahrscheinlichkeit, einen Mondmeteoriten in einer gemäßigten Umgebung zu finden, ist unglaublich gering. Viele erfahrene Meteoritensammler haben sich auf die Suche gemacht, aber keiner hatte bisher Erfolg. Realistisch betrachtet ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Amateur einen Mondmeteoriten findet, so gering, dass ich nicht viel Enthusiasmus aufbringen kann, um die Tausenden von Steinen und Fotos zu untersuchen, um die ich gebeten worden bin. Wenn ich selbst einen Mondmeteoriten finden wollte, würde ich nicht die Mojave-Wüste durchkämmen. Ich würde die Gesteinssammlungen von Hochschulen und Universitäten durchsuchen. Es ist nicht unwahrscheinlich, dass irgendwo in einer alten Schublade ein Mondmeteorit liegt, weil ein scharfsichtiger Geologiestudent oder -professor vor Jahren einen seltsam aussehenden Stein an einem Ort gefunden hat, an den er nicht gehört. Es würde mich nicht überraschen zu erfahren, dass irgendein “Experte” erklärte, das Gestein sei kein Meteorit, weil es nicht wie ein gewöhnlicher Chondrit aussah, keinen Magneten anzog oder keine hohe Nickelkonzentration aufwies. Sowohl optisch als auch von der Zusammensetzung her “sehen” Mondmeteoriten mehr wie irdisches Gestein aus als “normale” Meteoriten (gewöhnliche Chondrite). Es wäre leicht, einen Mondmeteoriten zu übersehen. Ein verwitterter Mondmeteorit würde bemerkenswert unauffällig aussehen.
![](https://sites.wustl.edu/meteoritesite/files/2019/11/lm_nwa_11788_2x_rob_wesel_1290.jpg)
Verwitterte Kieselsteine des Mondmeteoriten Northwest Africa 11788, 1-cm-Würfel rechts. Wenn ich ein paar davon in meiner Einfahrt fände, würde ich sie nicht weiter beachten. Fotonachweis: Rob Wesel
Hier bespreche ich einige Aspekte der Mondgeologie, Mineralogie und Chemie, die uns bei unseren Versuchen, Mondmaterial zu identifizieren, leiten.
Mondmineralogie
Nur vier Minerale – Plagioklas-Feldspat, Pyroxen, Olivin und Ilmenit – machen 98-99% des kristallinen Materials der Mondkruste aus. (Das Material an der Mondoberfläche enthält einen hohen Anteil an nicht-kristallinem Material, bei dem es sich jedoch größtenteils um Glas handelt, das durch das Schmelzen von Gesteinen mit den vier Hauptmineralien entstanden ist.) Die verbleibenden 1-2 % sind größtenteils Kalifeldspat, Oxidminerale wie Chromit, Pleonast und Rutil, Kalziumphosphate, Zirkon, Troilit und Eisenmetall. Viele andere Minerale wurden identifiziert, aber die meisten sind selten und kommen nur als sehr kleine Körner zwischen den vier Hauptmineralen vor und sind mit bloßem Auge nicht zu erkennen.
Einige der häufigsten Minerale auf der Erdoberfläche sind selten oder wurden noch nie in Mondproben gefunden. Dazu gehören Quarz, Calcit, Magnetit, Hämatit, Glimmer, Amphibole und die meisten Sulfidminerale. Viele irdische Mineralien enthalten Wasser als Teil ihrer Kristallstruktur. Glimmer und Amphibole sind häufige Beispiele. Wasserhaltige Mineralien sind auf dem Mond nicht gefunden worden. Die Einfachheit der Mondmineralogie macht es mir oft sehr leicht, mit großer Sicherheit zu sagen: “Das ist kein Mondgestein”. Ein Gestein, das Quarz, Calcit oder Glimmer als Hauptmineral enthält, stammt nicht vom Mond. Einige Mondmeteorite enthalten tatsächlich Calcit. Das Kalzit hat sich jedoch auf der Erde gebildet, als der Meteorit nach seiner Landung Luft und Wasser ausgesetzt war. Das Kalzit tritt als sekundäres Mineral auf, das Risse und Hohlräume ausfüllt (siehe Dhofar 025). Sekundäre Minerale sind leicht zu erkennen, wenn der Meteorit mit einem Mikroskop untersucht wird.
Pyroxen – Eine Gruppe von Magnesium-Eisen-Kalzium-Silikaten, die auf der Erde und dem Mond häufig vorkommt.
Klinopyroxen – Eine Form von Pyroxen; enthält typischerweise etwas Kalzium; am häufigsten in Mare-Basalten .
Orthopyroxen – Eine Form von Pyroxen; enthält wenig Kalzium; am häufigsten in Hochlandgesteinen .
Olivin – Ein Magnesium-Eisen(II)-Silikat; häufig auf der Erde und dem Mond .
Silmenit – Ein Eisen(II)-Titanoxid; häufiger in Mondbasalten als in irdischen Basalten .
Feldspat – Eine Gruppe von Alumino-Silikat-Mineralen; häufig in der Erd- und Mondkruste.
Plagioklas – Eine Form von Feldspat; ein Calcium-Natrium-Alumino-Silikat .
Anorthit – Ein Mineral; das kalziumreiche Extrem des Plagioklas-Feldspats; das häufigste Mineral der Mondkruste, aber nicht so häufig auf der Erde.
Anorthosit – Ein Gestein, das hauptsächlich aus Anorthit besteht.
Mondgestein – Brekzien
![](https://sites.wustl.edu/meteoritesite/files/2019/11/fan_60025_4050_l.jpg)
Stücke der Apollo-16-Anorthositprobe 60025. Diese besondere Probe ist fast reiner Anorthit; es gibt keine dunklen eisenhaltigen Mineralien. Bildnachweis: Randy Korotev
Der größte Teil der Mondkruste, der Teil, der als Feldspat-Hochland-Terrane oder einfach als Feldspat-Hochland bezeichnet wird, besteht aus Gesteinen, die reich an einer bestimmten Sorte von Plagioklas-Feldspat sind, die als Anorthit bekannt ist. Folglich werden Gesteine der Mondkruste als anorthositisch bezeichnet, weil sie reich an Plagioklas sind und Namen wie Anorthosit, noritischer Anorthosit oder anorthositischer Troktolit tragen (siehe Tabelle unten). Das Verhältnis von eisenhaltigen Mineralen zu Plagioklas nimmt in den feldspathaltigen Hochländern wahrscheinlich an den meisten Stellen mit der Tiefe zu. So sind zum Beispiel die Gesteine, die im riesigen Einschlagbecken zwischen Südpol und Aitken auf der anderen Seite freigelegt wurden, reicher an Pyroxen als typische Feldspath-Hochländer.
Gesteinsname | Mineralogie |
Anorthosit | >90% Plagioklas |
noritischer Anorthosit und anorthositischer Norit | 60-90% Plagioklas, der Rest überwiegend Orthopyroxen |
gabbroischer Anorthosit und anorthositischer Gabbro | 60-90% Plagioklas, der Rest überwiegend Klinopyroxen |
troktolitischer Anorthosit und anorthositischer Troktolith | 60-90% Plagioklas, der Rest meist Olivin |
Norit | 10-60% Plagioklas, der Rest meist Orthopyroxen |
Gabbro | 10-60% Plagioklas, der Rest überwiegend Klinopyroxen |
Troktolith | 10-60% Plagioklas, der Rest hauptsächlich Olivin |
In einem Großteil des nordwestlichen Quadranten der Mondnähe, in der als Procellarum KREEP Terrane bekannten Region, enthält die Kruste weniger Plagioklas und mehr Pyroxen. Die ursprünglichen Gesteine dieser anomalen Kruste waren wahrscheinlich hauptsächlich Norite und Gabbros. Die feldspathaltige Kruste des Mondes begann sich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren zu bilden. Während ihrer Entstehung und noch einige Zeit danach wurde sie intensiv von Meteoroiden und Asteroiden bombardiert. Die Gesteine der Mondkruste wurden durch einige Einschläge immer wieder zerbrochen und durch andere Einschläge wieder zusammengeklebt. Infolgedessen sind die meisten Gesteine des Mondhochlands Brekzien (brech’-chee-uz), ein Wort für ein Gestein, das aus Bruchstücken älterer Gesteine besteht. Brekzien kommen auch auf der Erde vor, sind aber viel seltener als auf dem Mond. Außerdem sind die meisten irdischen Brekzien nicht durch Meteoriteneinschläge, sondern durch Verwerfungen entstanden. Mondbrekzien werden in verschiedene Kategorien eingeteilt, z. B. Impakt-Schmelz-, Granulit-, Glas-, Fragment- und Regolith-Brekzien. In Impakt-Schmelz-Brekzien und glasartigen Brekzien sind Gesteinsfragmente, so genannte Klasten, in einer verfestigten (kristallinen oder glasartigen) Schmelzmatrix suspendiert, die durch einen Meteoriteneinschlag entstanden ist.
Weitere Informationen über Mondbrekzien und ähnliche Gesteine auf der Erde.
In Fragment- und Regolithbrekzien gibt es wenig oder gar keine geschmolzenen Anteile, sondern nur fragmentarische Trümmer, die durch den Stoßdruck eines Einschlags lithifiziert (zu einem Gestein geformt) wurden. Da sich Brekzien auf die Textur und anorthositische oder feldspathaltige Brekzien auf die Mineralogie beziehen, werden Gesteine aus dem Mondhochland auch als anorthositische Brekzien, feldspathaltige Brekzien oder Hochlandbrekzien bezeichnet. Da die Mondkruste so stark zertrümmert wurde, gab es nur sehr wenige handgroße Gesteine, die bei den Apollo-Missionen gesammelt wurden und die ungebrochene Überreste der frühen Eruptivkruste des Mondes sind. Daher ist es keine Überraschung, dass alle Mondmeteoriten aus dem Feldspathic Highlands Terrane und dem Procellarum KREEP Terrane Brekzien sind.
Mondgestein – Mare Basalte
![](https://sites.wustl.edu/meteoritesite/files/2019/11/volcanoes.jpg)
Links: Mount Erebus in der Antarktis, der südlichste Vulkan der Erde. Bildnachweis: Randy Korotev. Rechts: Mit Basalt gefüllte Einschlagbecken auf dem Mond. Bildnachweis: NASA/GSFC/Arizona State University.
Auf der Erde sind Vulkane oft kegelförmige Berge, da sie aus einem Haufen Asche und Lava bestehen, die aus einem Schlot ausgestoßen werden. Die Laven sind zähflüssig und erstarren, bevor sie weit fließen. Aufgrund ihrer eisenhaltigen Zusammensetzung und ihres Wassermangels war die Lava auf dem Mond viel weniger zähflüssig, eher wie Motoröl. Wenn Mondlaven auf der Oberfläche ausbrachen, bildeten sie keine Vulkane, sondern flossen einfach und füllten tiefe Stellen. Daher sind die Lavaablagerungen auf dem Mond flach und dünn und bedecken weite Gebiete. Da der Mond keine Atmosphäre und nur eine geringe Schwerkraft hat, verteilte sich die ausgeworfene Asche weiträumig, anstatt sich wie auf der Erde in der Nähe des Schlots zu stauen.
Ungefähr ab der Zeit des intensiven Meteoritenbeschusses schmolz der Mondmantel teilweise auf. Die dabei entstehenden Magmen stiegen durch die Kruste an die Oberfläche und sammelten sich an niedrigen Stellen. Bei diesen tiefen Stellen handelte es sich hauptsächlich um riesige Krater, so genannte Becken, die von den Einschlägen der größten Meteoriten hinterlassen wurden. Der Vulkanismus auf dem Mond hielt etwa 2 Milliarden Jahre lang an.
Aussprache: Das lateinische Wort mare wird im Englischen als mar’-ay ausgesprochen. Der Plural von mare ist maria, der mar’-ee-ah ausgesprochen wird. Basalt wird gewöhnlich bah-salt’ ausgesprochen.
Auf der Erde erstarrt vulkanisches Gestein aus geschmolzener Lava (Magma). Die häufigste Art von vulkanischem Gestein ist Basalt. Die alten Astronomen nannten die runden, mit Basalt gefüllten Becken auf der Oberfläche des Mondes Meere, weil es sich um glatte, dunkle Bereiche handelte, die von höher gelegenen Gebieten umgeben waren. Sie erhielten lateinische Namen wie Mare Serenitatis für Meer der Gelassenheit. Heute wissen wir, dass es sich bei den Mondmarien um Basaltströme handelt, weshalb wir die Gesteine der Marien Marebasalte nennen. Mare-Basalte bestehen hauptsächlich, zu 50-70 %, aus Pyroxen, enthalten aber auch 20-40 % Plagioklas, bis zu 20 % Ilmenit und verwandte Ti-reiche Minerale sowie 0-20 % Olivin. Die Maria sind dunkler als das Hochland, weil (1) Mare-Basalte reich an eisenhaltigen Mineralien sind, (2) eisenhaltige Mineralien dunkel gefärbt sind und (3) Plagioklas hell gefärbt ist. Im Gegensatz zu den Hochländern handelt es sich bei den meisten Gesteinen, die von den Apollo-Astronauten auf den Maränen gesammelt wurden, um echte Basalte und nicht um Brekzien, die aus Basaltfragmenten bestehen. Diese Beobachtung ist einer von mehreren Gründen, warum wir wissen, dass sich die Basalte hauptsächlich nach der Zeit des intensiven Bombardements gebildet haben. Mare-Basalte bedecken etwa 17 % der Mondoberfläche, aber man schätzt, dass sie nur etwa 1 % des Volumens der Kruste ausmachen.
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Apollo 11 Basaltprobe 10044 (links) und Apollo 15 Basaltprobe 15016. Der Apollo-15-Mare-Basalt ist blasig – er hat Löcher, die einst Gasblasen waren. Die meisten Apollo-Basalte sind nicht blasenförmig, und bis jetzt ist keiner der basaltischen Mondmeteoriten blasenförmig. Auf der linken Seite ist der Würfel 1 cm groß, auf der rechten Seite ist er auf jeder Seite 1 Zoll groß. Bildnachweis: NASA
Da es sich bei Mondmeteoriten um Proben von zufällig verteilten Orten auf der Mondoberfläche handelt und der größte Teil der Mondoberfläche feldspathaltig ist, sind die meisten Mondmeteoriten feldspathaltige Brekzien. Einige sind kristalline Mare-Basalte, Brekzien, die aus Mare-Basalt bestehen, oder Brekzien, die sowohl aus Mare- als auch aus Hochlandmaterial bestehen (wie QUE 94281, oben). In einigen wenigen Fällen dominiert noritisches Material aus dem Terranum Procellarum KREEP.
Marmorbasalte des Mondes sowie basaltische Meteoriten vom Mars ähneln stark den Basalten der Erde. Da keine Schmelzkruste vorhanden ist, gibt es wenig an einem Mondmondbasalt, das bei einem Geologen, der das Gestein in die Hand bekommt und fragt: “Was ist das?”, großes Interesse wecken würde. Eine sorgfältige Untersuchung unter dem Mikroskop könnte einige verdächtige Merkmale aufzeigen – das Fehlen bestimmter Mineralien und das Übermaß an anderen (Ilmenit) oder der geringe Natriumgehalt des Feldspats. Die Mineralkörner würden Anzeichen von Erschütterungen und Brüchen durch Meteoriteneinschläge aufweisen. Chemische Untersuchungen wären jedoch erforderlich, um einen lunaren oder marsianischen Ursprung nachzuweisen.
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Gesteinstypen auf dem Mond: Basalt, Anorthosit, Brekzien und “Erde” (Regolith).
Fragment- und Regolithbrekzien sind die engsten Entsprechungen zwischen Mond- und irdischem Sedimentgestein, und sie weisen eine gewisse strukturelle Ähnlichkeit auf. Allerdings gibt es zahlreiche Unterschiede, die fast alle mit dem Fehlen von Wasser und Wind auf dem Mond zusammenhängen. Wie bereits erwähnt, enthalten Mondgesteine weder Karbonatminerale noch reichlich Quarz, wie dies bei den meisten irdischen Sedimentgesteinen der Fall ist. Auf dem Mond gibt es keine wirksamen Sortiermechanismen, so dass die lithischen Komponenten der Mondbrekzien in einer Vielzahl von Korngrößen vorliegen, ohne dass es eine bevorzugte Größe oder Ausrichtung gibt. Mondbrekzien sind größtenteils fraktale Objekte, die unabhängig vom Maßstab, in dem sie betrachtet werden, im Querschnitt ähnlich aussehen. (Siehe ALHA 81005.) Es gibt kein bekanntes Mondgestein, das den Schichten ähnelt, die für irdische Sedimentgesteine charakteristisch sind. Terrestrische Sedimentgesteine weisen Schichten auf, weil auf der Erde Schwerkraft herrscht, so dass sich die Partikel im Wasser oder in der Atmosphäre absetzen. Der Mond hat nur eine schwache Schwerkraft und kein Wasser oder eine Atmosphäre.
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Wenn ein Gestein geschichtet ist, dann ist es nicht vom Mond
Die meisten kleinen Klasten in Mondbrekzien sind Fragmente von Plagioklas oder Anorthosit. Nur selten übersteigt das Seitenverhältnis (Länge zu Breite) einer Klaste in einer Mondbrekzie den Wert 3. Die meisten Klasten sind kantig, nicht rund. (Ausnahmen: Es gibt vulkanische Glaskugeln im lunaren Regolith (Boden). Solche Kügelchen werden manchmal in Regolithbrekzien gefunden, aber sie haben einen Durchmesser von <0,1 mm und sind mit bloßem Auge nicht leicht zu erkennen. Durch Einschläge erzeugte Kugeln kommen vor und können groß sein, sind aber im Vergleich zu Gesteins- und Mineralfragmenten nicht häufig. Einschlaggeschmolzene Brekzien können teilweise geschmolzene Klasten enthalten, die folglich nicht kantig sind.)
Brekzierte Mondmeteoriten sind so zäh und kohäsiv, dass sie die Explosion auf dem Mond und die harte Landung auf der Erde überstanden haben. Viele terrestrische Sedimentgesteine brechen viel leichter auseinander. Im Gegensatz zu einigen irdischen Konglomeraten, die den Mondbrekzien ähneln, ist die Matrix der Mondbrekzien so hart wie die Gesteinsbrocken. Auf gebrochenen oder äußeren Oberflächen von brekziösen Mondmeteoriten heben sich die Klasten weder im negativen noch im positiven Relief ab.
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Grünflächen der Apollo-16-Probe 60019 auf der linken Seite und des Mondmeteoriten MAC (MacAlpine Hills) 88105 auf der rechten Seite. Beide sind kohärente Regolithbrekzien. Es gibt mehrere Gemeinsamkeiten. Die Farbe der Klasten ist heller als die der Matrix. Die Größe der Klasten ist ungefähr gleich (1 cm Würfel) und variiert in der Größe. Die Brüche weichen nicht um die Klasten herum aus – sie gehen durch sie hindurch, als ob sie nicht vorhanden wären. Anders als in einigen terrestrischen Sedimentgesteinen sind die Klasten nicht “sortiert” und es gibt keine bevorzugte Ausrichtung der Klasten.
Metall und Magnetismus
Meteoritensammler wissen, dass die meisten Meteoriten einen billigen Magneten anziehen, weil sie Eisen-Nickel-Metall enthalten. Die häufigste Art von Meteoriten, die gewöhnlichen Chondrite, enthalten in der Tat Metall, und natürlich auch Eisenmeteoriten. Die Marebasalte des Mondes und die ursprünglichen Gesteine des Mondhochlands enthalten praktisch kein Eisenmetall (viel, viel weniger als 1 %). Brekziierte Mondmeteorite enthalten jedoch etwas Metall von den asteroiden Meteoriten, die den Mond bombardiert haben. Unter den Mondmeteoriten enthält Dhofar 1527 das meiste Metall, etwa 1,7 %; die meisten enthalten viel weniger. Mit anderen Worten: Mondmeteoriten ziehen keine Magneten an, wie die meisten anderen Meteoriten.
Chemie
Aufgrund der Einfachheit der Mondmineralogie hat Mondgestein eine vorhersehbare chemische Zusammensetzung. Fast das gesamte Aluminium befindet sich in Plagioklas und fast das gesamte Eisen und Magnesium in Pyroxen, Olivin und Ilmenit. Auf dem Diagramm der Aluminiumkonzentration (Al2O3 in der Abbildung unten) gegen die Konzentrationen von Eisen (FeO) und Magnesium (MgO) liegen Mondmeteoriten (und fast alle Apollo-Mondgesteine) entlang einer Linie, die die Zusammensetzung von Plagioklas und die durchschnittliche Zusammensetzung der drei eisenhaltigen Minerale verbindet, da dies die einzigen vier Hauptminerale im Gestein sind. Wenn die Zusammensetzung eines Gesteins nicht entlang dieser Linie verläuft, ist das Gestein mit ziemlicher Sicherheit kein Mondgestein.
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Viele Leute kontaktieren mich wegen Gesteinen, von denen sie hoffen oder glauben, dass sie Meteoriten sind. Wenn sie darauf beharren, schlage ich vor, dass sie eine chemische Analyse des Gesteins durchführen lassen. Alle “terrestrischen Gesteine” auf dieser Seite sind Gesteine, die von Menschen analysiert wurden. Die meisten liegen unterhalb der Mond-Meteoriten-Linie, weil sie Quarz oder Kalzit enthalten, die sich in der unteren linken Ecke der Grafik befinden. Einige wenige der irdischen Gesteine liegen auf oder nahe der Mondlinie. Bei all diesen Gesteinen handelt es sich um Eruptivgestein wie Basalte, in denen Pyroxen, Olivin und Plagioklas dominieren. Basalte auf der Erde, dem Mond und dem Mars entstehen durch denselben Prozess, so dass sie alle dieselbe grundlegende Mineralogie und Zusammensetzung aufweisen. Um Erdbasalte von Planetenbasalten zu unterscheiden, sind weitere Tests erforderlich. Die drei grünen Punkte stehen für die drei Arten von gewöhnlichen Chondriten (H, L und LL), die hauptsächlich aus Olivin, Pyroxen und Eisen-Nickel-Metall bestehen. Infolge des Metalls weisen sie einen hohen FeO(+MgO)-Anteil auf. (Für Geochemiker: “FeO” ist das gesamte Fe als FeO.)
Auf der Erde wird die Kieselsäure (SiO2)-Konzentration von Eruptivgesteinen als chemischer Klassifizierungsparameter erster Ordnung verwendet, da sie zwischen den verschiedenen Gesteinsarten stark variiert. Auf dem Mond gibt es (1) keine Gesteine, die reich an Quarz oder anderen Siliziumdioxid-Polymorphen* sind, (2) in einem bestimmten Gestein, insbesondere in Brekzien, ist die durchschnittliche Konzentration von Siliziumdioxid in den drei Hauptmineralen Plagioklas, Pyroxen und Olivin ungefähr gleich, und (3) in Hochlandgestein ist Ilmenit normalerweise nur in geringen Mengen vorhanden (<3 %), so dass die Siliziumdioxid-Konzentrationen der üblichen Mondgesteine nur geringfügig variieren. In Mondmeteoriten liegen die SiO2-Konzentrationen in einem engen Bereich zwischen 43 % und 47 %. Da Aluminium jedoch um mehr als den Faktor 3 schwankt, ist Aluminium als chemischer Klassifizierungsparameter nützlicher. (Titan wird in Mare-Basalten verwendet.) In ähnlicher Weise schwanken die Kalziumkonzentrationen in fast allen lunaren Gesteinen nur um den Faktor 2, d. h. zwischen 10 % und 20 % in Form von Kalziumoxid (CaO). Das ist viel weniger als die Schwankungsbreite bei irdischen Gesteinen. Ein Gestein mit Siliziumdioxid- oder Kalziumoxid-Konzentrationen, die deutlich außerhalb dieser Bereiche liegen, ist mit ziemlicher Sicherheit kein Mondgestein.
* Einige lunare Mare-Basalte enthalten bis zu 5% Cristobalit, ein Siliziumdioxid-Mineral. Es gibt einige seltene und kleine Mondproben mit 50-70% SiO2, weil sie Tridymit, Quarz oder Quarzglas enthalten. Dazu gehören Felsite, Granite und verwandte kieselsäurehaltige Gesteine wie Quarzmonzodiorit. Es gibt auch Gesteine mit einem CaO-Gehalt von <10 %, weil sie wenig Plagioklas enthalten. Dazu gehören einige ultramafische Gesteine wie Dunit und einige pikritische vulkanische Gläser.
In den Gesteinen der Erde kommt Eisen sowohl in der Oxidationsstufe 2+ als auch 3+ vor. Auf dem Mond kommt Eisen in den Oxidationsstufen 0 (Metall) und 2+ vor, obwohl in den Eruptivgesteinen des Mondes fast das gesamte Eisen in der Oxidationsstufe 2+ vorliegt (in Olivin, Pyroxen und Ilmenit). Auf dem Mond liegt auch das gesamte Mangan in der Oxidationsstufe 2+ vor. Da Fe(II) und Mn(II) ein sehr ähnliches chemisches Verhalten aufweisen, wird Eisen bei geochemischen Prozessen auf dem Mond nicht von Mangan getrennt, wie es auf der Erde der Fall ist. Infolgedessen liegt das Verhältnis von Eisen zu Mangan in Mondgestein nahezu konstant bei 70, unabhängig davon, ob die Gesteine aus den Marias (hoher Fe- und Mn-Gehalt) oder aus dem Hochland (niedriger Fe- und Mn-Gehalt) stammen. Nicht-mondnahe Meteorite haben andere FeO/MnO-Verhältnisse als Mondgestein. Erdgestein hat eine große Bandbreite an FeO/MnO-Verhältnissen, aber für die durchschnittliche Erdkruste ist das Verhältnis etwas niedriger als auf dem Mond.
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Gesamtgestein FeO/MnO-Verhältnisse in Mondmeteoriten und Vergleich mit Erdgestein, Marsmeteoriten und HED-Meteoriten (Howardit, Eucrit, Diogenit). FeO/MnO allein kann Mondmeteoriten von anderen Achondriten unterscheiden, aber nicht immer von irdischen Gesteinen.
Das Element Chrom ist in Mondgestein in höherer Konzentration vorhanden als in den meisten Erdgesteinen (untere Grafik hier). Die Chromkonzentrationen in Marebasalten reichen von 0,14 % bis 0,44 % (als Cr). Sogar die feldspathaltigen Mondmeteoriten sind mit 0,05-0,09% Cr wesentlich chromreicher als die durchschnittliche Erdkruste (~0,01%).
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Diese beiden Abbildungen ähneln den obigen Abbildungen, aber hier stellen die fünf ungefüllten grünen Dreiecke fünf Proben von angeblichem Mondgestein dar, die im ersten Absatz oben besprochen wurden (keine sind vom Mond). Links: Mondmeteoriten aus dem Hochland (ungefüllte blaue Quadrate) haben ein konstantes Verhältnis von Thorium zu Samarium (dargestellt durch die diagonale blaue Linie). Mondmeteoriten aus den Marias (gefüllte blaue Quadrate) weisen tendenziell niedrigere, aber ähnliche Verhältnisse auf. Einige terrestrische Proben weisen ähnliche Verhältnisse inkompatibler Elemente auf wie die des Mondhochlands, einige jedoch nicht. Rechts: Alle Mondproben weisen im Vergleich zu terrestrischen Gesteinen und Meteoriten sehr geringe Arsenkonzentrationen auf. Mit Ausnahme seltener Felsite weisen alle Mondgesteine im Vergleich zu terrestrischen Gesteinen auch niedrige Konzentrationen an Kalium auf.