Wissen

Gesteinsproben untermauern Theorie: Mond entstand durch Kollision aus Erde

Die in den 1970er Jahren aufgestellte Impakt-Theorie geht davon aus, dass der Mond bei einem Einschlag auf der jungen Erde aus einem Teil unseres Planeten entstand. Bisher fehlten eindeutige Belege. Jetzt haben Studien die Theorie untermauert. Einige Fragen aber bleiben ungelöst.

(Foto: picture alliance / dpa)

Eine gigantische Kollision hat in der Frühzeit des Sonnensystems den Mond aus der Erde herausgeschlagen. Das schließen US-Forscher aus der chemischen Analyse von Mondgestein. Die Gruppe um Frédéric Moynier von der Washington-Universität in St. Louis stellt ihre Untersuchungen im britischen Fachblatt "Nature" vor. Zwei Modellrechnungen im US-Journal "Science" stützen ebenfalls diese weit verbreitete Impakt-Theorie zur Entstehung des Erdtrabanten.

Die Forscher um Moynier hatten 20 verschiedene Bodenproben von mehreren Mondmissionen untersucht. Dabei stellten sie im Vergleich zur Erde einen merklichen Überschuss einer schwereren Variante (Isotop) des Metalls Zink fest. Erstmals sei damit eine sogenannte Isotopenfraktionierung nachgewiesen, also eine Trennung von leichten und schweren Isotopen, wie sie bei einem gigantischen Einschlag erwartet werde, betont die Washington-Universität. "Das Ausmaß der von uns gemessenen Fraktionierung in Mondgestein ist zehnmal höher als in irdischem und in Marsgestein", unterstreicht Moynier in einer Mitteilung seiner Hochschule. "Daher handelt es sich um einen bedeutenden Unterschied."

Splitterwolke formte Mond

Die in den 1970er-Jahren aufgestellte Impakt-Theorie geht davon aus, dass ein etwa marsgroßes Objekt in die junge Erde eingeschlagen ist. Dieses Geschoss müsste damit immerhin etwa ein Zehntel der Erdmasse besessen haben. Durch den Crash sind große Teile der Oberfläche und des Einschlagobjekts verdampft, aus der Splitterwolke hat sich demnach der Mond geformt. Zu diesem Szenario passt, dass der Mondboden arm an leicht flüchtigen Elementen ist. Denn ein Teil des verdampften Materials ist ins All entschwunden, darunter vorzugsweise leicht flüchtige Stoffe.

Bilderserie

Ebenso sollten auch die leichteren Varianten (Isotope) bestimmter Elemente eher entschwunden sein. "Wenn Gestein schmilzt und verdampft, gehen die leichten Isotope schneller in die Gasphase über als die schweren, daher bekommt man Dampf, der mit leichten Isotopen angereichert ist, und einen festen Rest, der mit schweren Isotopen angereichert ist", erläutert Moynier. "Wenn der Dampf verlorengeht, besitzt der Rest verglichen mit dem Ausgangsmaterial einen größeren Anteil schwerer Isotope."

Seit mit den "Apollo"-Missionen der US-Raumfahrtbehörde Nasa die ersten Mondproben auf die Erde gekommen sind, hätten Forscher darin nach einer solchen Isotopenfraktionierung gesucht, betont die Universität. Erst jetzt wurde das Team um Moynier beim Element Zink fündig. Um einen Zufall oder eine Verunreinigung auszuschließen, wiederholten die Forscher die Analyse und untersuchten insgesamt 20 verschiedene Bodenproben von ganz unterschiedlichen Mondlandeplätzen – alle zeigten das gleiche Isotopenverhältnis. Nach Ansicht von Moynier bestätigt dies die Impakt-Theorie.

Mond ist Erde eigentlich zu ähnlich

Allerdings gibt es in diesem Szenario noch weitere ungelöste Fragen. So ist der Mond in seiner chemischen Zusammensetzung der Erde eigentlich zu ähnlich, um durch einen Einschlag eines marsgroßen Objekts entstanden zu sein. Computersimulationen zeigen, dass der Mond dann zu einem Großteil aus dem Material dieses Einschlagobjekts bestehen sollte. Und es ist relativ unwahrscheinlich, dass dieses Objekt dieselbe chemische Zusammensetzung hatte wie die Erde.

Eine bessere Durchmischung und damit eine größere chemische Ähnlichkeit würde bei einer Kollision zweier etwa gleich großer Objekte entstehen, wie Modellrechnungen von Robin Canup vom Southwest Research Institute in Boulder im Fachblatt "Science" zeigen. Doch dann sollte sich die Erde eigentlich doppelt so schnell drehen, da der Drehimpuls des gleichgroßen Einschlagkörpers erhalten bleibt.

Weitere Modellrechnungen, die Matija Cuk und Sarah Stewart von der Harvard-Universität in Boston ebenfalls in "Science" präsentieren, zeigen allerdings, dass eine Wechselwirkung zwischen der Sonne und dem frisch geformten Mond den Drehimpuls des Erde-Mond-Systems gerade um den nötigen Betrag verringert haben könnte, um die heutige Rotationsgeschwindigkeit unseres Heimatplaneten zu erklären.

Bilderserie

Quelle: n-tv.de

Video-Empfehlungen
Empfehlungen