Planetenbillard als Mondfabrik

18. Oktober 2012, 22:11
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Aktuelle Studien beleuchten die Entstehungsgeschichte der Trabanten von Saturn und Erde

Bern - Zahlreiche Monde, die um Planeten in unserem Sonnensystem kreisen, sind offenbar durch apokalyptische Kollisionen entstanden. Dies legen mehrere neue Studien von Forschern aus der Schweiz und den USA nahe. Das Sonnensystem hatte in der Zeit der Entstehung mehr mit den Verhältnissen auf einem planetaren Billardtisch gemein als mit der heutigen Ordnung in den Planetenbahnen: Umherfliegende Himmelskörper krachten in die Planeten oder ineinander, das abgesplitterte Material wurde in Umlaufbahnen geschleudert und verdichtete sich zu Trabanten.

"Diese Satelliten-Kollisionen sind Prozesse, die nicht sehr gut verstanden sind", sagte Andreas Reufer von der Universität Bern in einer Mitteilung zu seiner Studie. "Die Computermodellierung eröffnet neue Möglichkeiten, um die Planeten-Entstehung zu verstehen."

Ein solches Szenario hat Reufer nun zusammen mit Erik Asphaug von der University of California in Santa Cruz (UCSC) für die ungewöhnlichen, mittelgroßen Eis-Monde des Saturns modelliert. Sie veröffentlichen die Arbeit demnächst im Fachblatt "Icarus".

Titan als Impaktfolge

Demnach wuchs der riesige Saturn-Mond Titan durch etliche gewaltige Kollisionen auf seine erstaunliche Größe, die 50 Prozent größer ist als die unseres Mondes. "Jeder Einschlag kombinierte die Massen der kollidierenden Körper und setzte zugleich eine Familie von mittelgroßen Monden frei", so Asphaug in einer Mitteilung der UCSC zitiert.

Ihr Computermodell legt nahe, dass Saturn seine Satelliten auf ähnliche Weise erhalten hat wie die Sonne ihre Planeten: Bei den Kollisionen könnten eisreiche Spiralarme entstanden sein, die sich durch die Gravitation zu Eisklumpen verdichteten, welche in Größe und Zusammensetzung dem halben Dutzend mittelgroßer Saturn-Monde gleichen, schreibt die UCSC.

Auch der Mond der Erde stammt wohl aus so einer gewaltigen galaktischen Kollision. Forschende der Universität Harvard haben ebenfalls mit einem Computermodell die Theorie geprüft, dass das Material des Mondes einst Teil der Erde war und durch eine Kollision abgetrennt wurde, wie sie am Freitag im Fachblatt "Science" berichten.

Zwei-Stunden-Tag

Damit sei endlich das Rätsel gelöst, warum sich die Erde und der Mond in Zusammensetzung und Chemie so stark glichen, so Matija Cuk und Sarah Stewart. Ihrem Modell zufolge rotierte die Erde vor dem Einschlag viel schneller als heute, und ein Tag dauerte nur zwei oder drei Stunden.

Bei so einer schnellen Rotation könnte ein Einschlag laut Cuk und Stewart genug Erdmaterial weggeschleudert haben, um den Mond zu bilden. Ihrer Theorie zufolge bremste die wechselwirkende Schwerkraft der Himmelskörper die Erde danach auf ihre heutige Geschwindigkeit ab.

Die Resultate widerlegen laut "Science" endgültig die Theorie, dass der Mond aus dem Material eines marsgroßen Planeten besteht, der vor 4,5 Milliarden Jahren in die Erde gekracht ist. Dies war die Idee, die der "Giant-Impact"-Theorie ab den 1980er-Jahren Vorschub leistete. Doch sie passt nicht zu späteren Gesteinsanalysen, die eine ähnliche Zusammensetzung von Erde und Mond aufzeigten. Erst mit heutigen Methoden konnte dieser Widerspruch gelöst werden.

Wenig Zink in Mondmeteoriten

Unterstützung erhalten die neuen Theorien zur Mondentstehung von einer weiteren Studie, die am Donnerstag im Fachblatt "Nature" vorgestellt wurde. Darin berichten US-Astronomen, dass im Mondgestein, das die Apollo-Missionen mitgebracht hatten, sowie in Mondmeteoriten viel zu wenig des flüchtigen Elements Zink vorkommt.

Die Analysen mit modernsten Massenspektrometern legen laut den Forschern nahe, dass das Zink im planetaren Maßstab verdampft sein muss. Nur ein "gewaltiges Schmelzereignis" könnte genug Hitze dafür liefern, schreiben die Autoren. Und dafür könnte eine gigantische planetare Kollision verantwortlich gewesen sein. (red, APA, 18.10.2012)

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    Saturn und einige seiner vielfältigen Monde: Im Vordergrund ist Dione, Tethys und Mimas auf der rechten Seite, Enceladus und Rhea links und im Hintergrund rechts oben der riesige Titan.

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