Die Entstehung des Mondes

Am Anfang bewegte sich der Mond als Materie-Ring um die Erde (Artwork ESA)

Die Entstehung des Mondes ist ein Problem das Generationen von Forschern beschäftigt hat. Erst in den letzten Jahren ist mit Hilfe von Computersimulationen eine schlüssige Lösung erarbeitet worden, die die beobachteten Eigenschaften des Mondes und sein besonderes Verhältnis zur Erde erklären kann.

Ein Grundproblem zum Verständnis der Entstehung des Mondes ist dessen Zusammensetzung und dessen Aufbau im Verhältnis zum Planeten. Die Mondkruste und die äußeren Schalen der Erde, Kruste und Mantel, sind auffälligerweise sehr ähnlich aus silikatischen Gesteinen zusammengesetzt, so dass der Mond chemisch bis auf das fehlende Wasser so weit mit der Erde verwandt ist, dass er kaum, wie früher gedacht, ein von aussen eingefangener Himmelskörper sein kann.

Einer gemeinsamen Entstehung aus dem planetaren Nebel des frühen Sonnensystems, wie sie eine weitere inzwischen verworfene Hypothese befürwortete, steht jedoch die in Relation zur Erde wesentlich geringere Dichte des Mondes entgegen. Ihm fehlt die Masse an schwereren Elementen, insbesondere der für die Erde typische Eisen-Nickel-Kern, den er haben müßte, wäre er gleichzeitig mit der Erde entstanden.

Aufbau von Erde und Mond im Vergleich, dem Mond fehlt der schwere Eisenkern und das Wasser, etwa maßstäblich - © hsu 2007

Um diesen beiden Widersprüchen zu entgehen, wurde spekuliert, der Mond habe sich von der Erde als großes Bruchstück abgespalten, manche meinten gar, der Pazifik sei die hinterlassene Narbe einer solchen Ablösung. Diese Hypothesen sind durch die Erkenntnisse der modernen Geologie gänzlich widerlegt, der Pazifik ist ein typischer Ozeanboden wie er durch plattentektonische Vorgänge entsteht und auch bei weitem nicht gross und tief genug, um als Lieferant für die vergleichsweise immense Masse des Mondes gedient haben zu können.

Erst im Zusammenspiel mit der langsam wachsenden Erkenntnis, dass die Verhältnisse im frühen Sonnensystem ganz wesentlich chaotischer gewesen sein müssen als heute, nach fast 5 Milliarden Jahren, in denen sich ein stabiles Gleichgewicht zwischen den Himmelskörpern eingestellt hat, konnte das Problem der Mondenstehung theoretisch gelöst werden. Computersimulationen haben gezeigt, dass die Erde kurz nachdem der Planetenkörper ("Gaia" genannt) weitgehend in einen schwereren Kern und einen leichteren Mantel ausdifferenziert war, mit einem etwa marsgrossen Himmelkörper ("Thaia" genannt) zusammenstiess. Dieser kosmische Kataklysmus zerriss den auftreffenden Planetoiden und sprengte die obersten Schalen der jungen Erde ab und schleuderte sie in den umliegenden Raum, wo der größte Teil in die Erdumlaufbahn ging, um sich später neu zum Mond zusammenzuballen. Diese Theorie erklärt zwanglos die Bahn des Mondes und die Besonderheiten seiner Zusammensetzung, die es erfordern, dass er mit der Erde verwandt sein muss, ohne gleichzeitig mit ihr entstanden sein zu können.

Die Kollision der Thaia mit der Gaia liess den Mond entstehen (Artwork NASA)

Woher die so genannte Thaia gekommen sein könnte, ist noch nicht annähernd geklärt. Neueste Berechnungen zeigen, dass sich die entsprechenden Massen für die Entstehung eines solchen Urplaneten sogar auf der Erdbahn selbst an einem der Librationspunkte (diejenigen zwei Punkte auf der Erdbahn, an denen sich die Gravitation von Erde und Sonne gegenseitig aufheben) gesammelt haben könnten und von dort dann durch relativ geringfügige Verschiebungen in Richtung Erde zur Kollision getrieben worden sein könnten. Es bestehen Überlegungen, Sonden zu den Librationspunkten auf der Erdbahn zu entsenden, um dort nach Resten von Urmaterie zu suchen.

Bei der Kollision weggeschleuderte Materie ging in die Umlaufbahn und ballte sich zum Mond zusammen (NASA/JPL)


Phasen der Mondentstehung: 1. kurz nach der Kollision 2. einen Tag später 3. einen Monat später - © The Grape Project

Vergleichbare Zusammenstöße größerer Körper muss es in der Frühzeit des Sonnensystems häufiger gegeben haben, die sonst schwer erklärbaren oder sogar rätselhaft auffälligen Eigenheiten einiger Planeten können damit erklärt werden. Von der Sonne aus gesehen zeigt gleich die deutlich exzentrische Bahn des Merkur und sein riesiger Eisenkern, dass dessen Bahn durch eine Kollision verschoben und die leichteren Schalen der Hülle um den Kern herum abgesprengt worden sein könnten. Wo die verlorene Masse geblieben sein könnte, ist unklar, nach den so genannten Vulkanoiden, einem hypothetischen Asteroidengürtel innerhalb der Merkurbahn bei etwa 0,15 bis 0,18 AE von der Sonne wird intensiv gesucht. Als nächstes wirft die retrograde Rotation der Venus die Frage auf, ob eine entsprechende Kollision nicht die eigentlich zu erwartende schnellere Rotation gebremst hat. Die Rotationsachsen von Erde und Mars weichen deutlich vom senkrechten Winkel zu ihrer Umlaufbahn ab, die des Uranus liegt sogar ganz auf der Seite, vermutlich haben kosmische Treffer diesen Planeten regelrecht kippen lassen. Des weiteren sind auf vielen Monden des äußeren Sonnensystems, insbesondere auf dem Uranusmond Miranda, die Spuren globaler Karastrophen erhalten. Miranda ist vielleicht sogar mehrmals vollständig zertrümmert worden und hat sich aus den Trümmern später wieder zusammengeballt.

Uranusmond Miranda mit seinen wild zerklüfteten Terrains (NASA/Voyager)



Modell der Miranda, deren chaotische tektonische Struktur vermuten läßt, dass der Mond in seiner Geschichte ein- oder mehrmals auseinandergesprengt wurde und die Bruchstücke ähnlich wie beim Erdmond später wieder zusammenfanden - © hsu 2007

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