Die explosive Geburt unseres Mondes

8. April 2015, 19:02
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Einst kollidierte die Erde mit einem marsgroßen Protoplaneten, was zur Bildung des Mondes führte. Zwei "Nature"-Studien untermauern nun dieses Szenario

College Park / Wien - Jahrzehntelang haben sich Astronomen die Köpfe darüber zerbrochen, warum der Erdmond im Vergleich zu anderen Trabanten im Sonnensystem so aus der Reihe tanzt. Relativ gesehen besitzt kein anderer Planet einen derart großen Begleiter. Zahlreiche Erklärungsmodelle wurden ins Auge gefasst und wieder verworfen. Durchgesetzt hat sich schließlich die in den 1970er-Jahren erstmals formulierte Kollisionstheorie. Sie geht von einem geradezu apokalyptischen Ursprung des Mondes aus und passt am besten zu dem, was man bis heute über das Erde-Mond-System in Erfahrung bringen konnte.

Welterschütternde Geburt

Gleichsam als Geburtshelfer des Mondes fungierte in diesem Modell der hypothetische Protoplanet Theia, der vermutlich zeitgleich mit der Erde im Lagrangepunkt L4 des Erde-Sonne-Systems herangewachsen war. Innerhalb der ersten 150 Millionen Jahre nach der Entstehung unseres Sonnensystems näherte sich der etwa marsgroße Himmelskörper der jungen Erde und kollidierte schließlich mit ihr. Die Auswirkungen waren verheerend: Der Zusammenstoß riss unseren Planeten auf und beförderte gewaltige Mengen an Gestein und Mantelmaterial in die Umlaufbahn. Innerhalb von weniger als hundert Jahren wuchs daraus ein Protomond heran, zehntausend Jahre später hatte unser neuer Begleiter alle verbleibenden Trümmer eingesammelt. Theia selbst verschmolz mit der Erde.

Seit nunmehr 30 Jahren sind die Planetenforscher mit dieser Theorie recht zufrieden. Sie erklärt mehr oder weniger schlüssig, warum sich der Mond von anderen Trabanten unterscheidet, und auch aktuelle Modellberechnungen und Untersuchungsdaten fügen sich gut in dieses Szenario - allerdings mit einer Ausnahme: Was partout nicht ins Bild passen will, ist die große Ähnlichkeit zwischen Erde und Mond. Zahlreiche Untersuchungen zeigten, dass sich die beiden Himmelskörper hinsichtlich der Verteilung der Isotope verschiedener Elemente praktisch nicht unterscheiden. Der Isotopen-"Fingerabdruck" von Theia fehlt gänzlich - so als hätten die Erde und ihr Kollisionspartner aus demselben Material bestanden. Ein Befund, der zunächst unwahrscheinlich schien, wenn man annahm, dass Theia in einer anderen Region des Sonnensystems geboren wurde.

Eine nun im Fachjournal "Nature" veröffentlichte Studie deutet allerdings genau darauf hin: Ein Forscherteam um Alessandra Mastrobuono-Battisti vom Israelischen Institut für Technologie in Haifa wies in einer Simulationsrechnung nach, dass immerhin 20 bis 40 Prozent der Himmelskörper, die in entstehende Planeten einschlagen, dieselbe chemische Zusammensetzung aufweisen wie ihr Ziel. Die Chance für so eine chemische Übereinstimmung liegt damit etwa zehnmal höher als bislang angenommen.

Gründlich vermischte Materiewolke

Ein weiteres Puzzleteil zur Lösung des Rätsels um die große Ähnlichkeit zwischen Erde und Mond haben Thomas Krujier von der Universität Münster sowie eine Gruppe um Mathieu Touboul von der US-amerikanischen Universität von Maryland beigesteuert. Ihren ebenfalls in "Nature" vorgestellten Ergebnissen zufolge könnte der Crash zwischen Erde und Theia gewaltsamer gewesen sein als bisher angenommen. Die Forscher nahmen für ihre Untersuchungen das Isotop Wolfram-182 genauer unter die Lupe und stellten kleine, aber deutlich messbare Nuancen im Vorkommen der verschiedenen Wolfram-Varianten zwischen Mond und Erde fest.

"Die signifikanten Unterschiede in der Isotopenverteilung von Wolfram zwischen Erde und Mond entsprechen perfekt den unterschiedlichen Mengen von Material, die Erde und Mond nach dem Einschlag aufgesammelt haben", erläuterte Richard Walker, Koautor der Studie. Die Befunde untermauern die Kollisionstheorie nicht nur, sie zeigen auch, dass der Zusammenstoß so gewaltig war, dass die resultierende Materialwolke gründlich durchmischt wurde, ehe aus ihr die Erde und der Mond in der heutigen Form hervorgingen. Die Vermengung reicht vermutlich aus, um jegliche weitere feststellbare Spur von Theia aus dem chemischen "Fingerabdruck" der Erde und ihres Trabanten zu tilgen. (Thomas Bergmayr, DER STANDARD, 9.4.2015)

  • Ein Crash mit Folgen: Als Theia innerhalb der ersten 150 Millionen Jahre nach der Bildung des Sonnensystems mit der jungen Erde zusammenstieß, wurde unser Mond geboren.
    illustration: nasa/jpl-caltech

    Ein Crash mit Folgen: Als Theia innerhalb der ersten 150 Millionen Jahre nach der Bildung des Sonnensystems mit der jungen Erde zusammenstieß, wurde unser Mond geboren.

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