Woher stammt der Mond?

Unser Mond [1] ist für die Menschen allgegenwärtig; wir sehen seine Präsenz am Himmel als selbstverständlich an, als ob er schon immer da gewesen wäre. Doch woher stammt der Mond, entstand er zusammen mit der Erde und weshalb ist er so viel kleiner und leichter als unser Blaue Planet [1]?

In der letzten Woche veröffentlichten drei Forscherteams [2, 3, 4, 5] ihre neuen Erkenntnisse zu dieser Frage und stützen die moderne Theorie, dass der Mond bei einer Kollision mit der Erde entstanden ist.

Frühe Theorien
In den 70-er Jahren des 20. Jahrhunderts vermuteten Forscher, dass sich der Mond vor rund 4,5 Milliarden Jahren aus Überresten der Kollision der Erde mit einem etwa marsgroßen Planeten, genannt Theia [1], gebildet hat (Abb. 1). Diese Vermutung basiert auf uns bekannten Fakten über den Mond, insbesondere seine Masse und das Fehlen eines Eisenkernes [1].

Abb. 1 Künstlerische Darstellung der Kollision der Erde mit einem etwa
marsgroßen Objekt in der Frühphase des Sonnensystems.
Aus den Überbleibseln bildete sich unser Mond.  
© W. K. Hartmann

Im Rahmen dieser Entstehungstheorie soll sich der Mond hauptsächlich aus dem Impaktmaterial des zweiten (kleineren) Kollisionskörpers gebildet haben. Jedoch besitzen der Mond und die Erde eine sehr ähnliche Zusammensetzung, weswegen Wissenschaftler vermuten, dass die Erde und der mit ihr kollidierende (Proto-)Planet ebenfalls eine sehr ähnliche Zusammensetzung besaßen.

Falls dies richtig ist, sollten die Erde und ihr Kollisionspartner sozusagen Schwesterplaneten gewesen sein, was zunächst sehr unwahrscheinlich erscheint. Die Wahrscheinlichkeit für eine derartige Ähnlichkeit liegt bei rund einem Prozent.

Neue Simulationen
Allerdings erscheint das Geschwisterplaneten-Szenario nach neuen Forschungsergebnissen [2] nicht weit hergeholt: im Hinblick auf die Kollision ähnlicher Planeten (im inneren Bereich des Planetensystems) zeigen Simulationen der Bildung des Sonnensystems eine Wahrscheinlichkeit von 20-40 Prozent, dass in der Frühphase des Sonnensystems tatsächlich Planeten mit einer ähnlichen chemischen Zusammensetzung kollidierten
(Abb. 2). Die neu berechnete Wahrscheinlichkeit liegt rund 20 Mal höher als bisher angenommen.

Abb. 2 Künstlerische Darstellung der Kollision der Proto-Erde mit dem
Proto-Mond in der Frühphase des Sonnensystems.
© H. Perets

Die (chemische) Ähnlichkeit kollidierender Planeten im frühen Sonnensystem kann erklärt werden, wenn die Kollisionspartner eine ähnliche Entfernung zur Sonne besaßen und sich aus dem gleichen protoplanetaren Material gebildet haben.

Abb. 3 Künstlerische Darstellung des Erde-Mond-Systems nach der Kollision
der beiden Protoplaneten in der Frühphase des Sonnensystems.
© J. Salmon/R. Canup/SRI

Die geringen Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung von Erde und Mond lassen sich durch eine (vor der Kollision) massereichere Erde und ihrer damit resultierenden größeren Gravitation [1] erklären.

Wolfram-Isotope
Zwei neue Untersuchungen von Mondgestein [1] der Apollo-Missionen [1] aus den Vereinigten Staaten und Deutschland [3, 4, 5] haben sich mit einer bisher unerreichter Genauigkeit mit den Varianten (sog. Isotope [1]) des Elementes Wolfram [1] beschäftigt. Die Ergebnisse der Teams zeigen einen geringen
(aber messbaren) Unterschied zwischen dem Wolframgehalt des Gesteins von der Erde und dem des Mondes.

Der Unterschied in der Elementhäufigkeit beider Himmelskörper kann dadurch erklärt werden, dass die Erde bei der Kollision (mit dem heutigen Mond) mehr Materie aufsammeln konnte.

Nach seiner Entstehung besaß der Mond dieselbe Isotopenmischung des Elementes Wolfram wie der Erdmantel [1]. Diese Kollision leitete die finale Bildung des Erdkernes ein [3], wodurch sich die chemische Zusammensetzung des Erdmantels direkt nach der Kollision geringfügig änderte und die Abweichung der Wolfram-Isotopmessungen erklärt.

Guter Mond, Du gehst so stille ... [7]

Falls Sie Fragen und Anregungen zu diesem Thema haben, schreiben Sie uns unter kontakt@ig-hutzi-spechtler.eu

Ihre
IG Hutzi Spechtler – Yasmin A. Walter

Quellenangaben:

[1] Mehr Information über astronomische Begriffe
www.wikipedia.de

[2] Mastrobuono-Battisti, A., et al., Nature 520, 212-215 (2015)

[3] Kruijer, T. S., et al., Nature (April 8, 2015)

[4] Canup, R. M., Nature (April 8, 2015)

[5] Levy, A., Nature (April 8, 2015)

[6] Canup, R. M., Asphaug, E., Nature 412, 708-712 (2001)

[7] Mehr Information über diesen Liedtext unter
http://www.labbe.de/liederbaum/index.asp?themaid=34&titelid=439

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