Neue Theorien zur Mondentstehung

Im Oktober erschienen in der Zeitschrift Science zwei Aufsätze, in denen neue Theorien über die Entstehung des Mondes veröffentlicht werden. Sie sind Anlass für eine kleine Artikelserie, in der hier die verschiedenen Theorien aus der Geschichte der Astronomie vorgestellt werden sollen. Zuvor jedoch ein kurzer Blick auf neuesten Versionen.

Beide Theorien sind Weiterentwicklungen der Kollisionstheorie, nach der der Mond infolge einer Kollision der Erde mit einem anderen Himmelskörper entstand. Die Erde soll vor ca. 4.5 Milliarden Jahren dabei mit dem Protoplaneten Theia zusammengstoßen sein. Mehr dazu in einer späteren Folge.

Mögliche Entstehung durch einen gigantischen Einschlag

Matija Cuk und Sarah Stewart von der Harvard University entwickelten ein neues Modell, mit dem sie die bemerkenswerte Übereinstimmung in der chemischen Zusammensetzung von Erde und Mond erklären können.[1,2]
Bisher nahm man vorwiegend an, dass der Erdmond größtenteils aus dem Material Theias besteht und konnte so die chemische Verwandtschaft zwischen Erde und Mont nicht befriedigend erklären.
Den beiden Harvard-Forschern zufolge soll der gigantische Einschlag auf der damals sehr viel schneller rotierenden Erde stattgefunden haben. Die schnelle Rotation innerhalb von gut zwei Stunden – fast mit einer Geschwindigkeit, die die Erde auseinanderreißen könnte, machte es viel leichter, dass durch den Einschlag Material von der Erde abgetrennt, in eine Umlaufbahn gebracht wurde und sich dort in einer Scheibe angesammelt hat. Aus dieser hat sich der Mond gebildet und besitzt nun eine ähnliche Zusammensetzung wie der Erdmantel. Nach dem Einschlag bewirkten die gravitativen Wechselwirkungen des Systems Sonne-Erde-Mond eine Abbremsung der Rotation bis zu den heutigen Werten.
Interessant ist, das George H. Darwin, der Sohn von Charles Darwin, bereits 1879 darüber spekulierte, dass der Mond durch die Abtrennung von Erdmaterial entstand. Das werden wir uns noch genauer ansehen.

Die Bildung eines erdartigen Mondes

Robin Canup vom Southwest Research Institute beschreibt in seinem Aufsatz Simulationen von Einschlägen durch größere Planeten, als bei bisherigen Berechnungen verwendet wurden. Er nimmt an, dass der Einschlagskörper in etwa die gleiche Masse wie die Urerde besaß. So kommt er zu dem Ergebnis, dass auf diesem Weg eine Scheibe aus einem Gemisch des Materials der Erde und des Einschlagskörpers gebildet wurde. Diese Scheibe würde sich sowohl zum Mond als auch als Erdmantel weiterentwickeln. Voilà, auch so kann die chemische Ähnlichkeit von Erdmantel und Mond erklärt werden.
Während frühere Erklärungsversuche von viel kleineren Einschlagskörpern ausgingen und die Erhaltung des Drehimpulses im System voraussetzten ist auch bei Canups Berechnungen die Abbremsung der Rotationsgeschwindigkeit von Erde und Mond ein wichtiges Element der Theorie.
Und wie verändert sich der Drehimpuls? Durch das Wirken eines Drehmoments, welches durch Resonanzen zwischen der Erdbahn um die Sonne und der Mondbahn um die Erde entsteht. Canup stützte sich ebenfalls auf die von Cuk und Stewart verwendete Annahme, dass die Apsidendrehung des Mondes mit dem Umlauf der Erde um die Sonne in Resonanz gewesen ist, was dazu führt, dass ein Teil Drehimpulses der Erde über den in einer Resonanzbahn gefangenen Mond auf die Sonne übertragen wird.

Solche Theorien klingen ganz einleuchtend. In den nächsten Artikeln soll der Weg zum heutigen Kenntnisstand nachgezeichnet werden. Da wird es nicht nur um Kollisionen, sondern um abspalten und einfangen gehen. Auch wurde der Mond schon als Schwesterplanet der Erde angesehen.

Literatur

[1] Webseite von Sarah Stewart

[2] M. Ćuk und S. T. Stewart: Making the Moon from a fast-spinning Earth: A giant impact followed by resonant despinning. Science, 2012.

[3] Presseerklärung des Southwest Research Institute
New model reconciles the Moon’s Earth-like composition with the giant impact theory of formation. 17.10.2012.

[4] Robin M. Canup: Forming a Moon with an Earth-Like Composition via a Giant Impact. Science, 2012.

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Kategorien: Astronomie

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