Wie entstand unser Mond?

Transkript

1 Wie entstand unser Mond? Wie entstand unser Mond? Der Anblick unseres Mondes am Nachthimmel ist für uns Menschen ein gewohnter Anblick. Wir empfinden dabei nichts besonderes Aber war der Mond eigentlich schon immer da, hat er schon immer nachts die Erde beschienen? 1

2 Die vier Haupttheorien Es gibt hierzu zahlreiche Theorien. Die wichtigsten hier im Überblick - welche stimmt? Abspaltung von der Erde Eingefangen von der Erde Mond und Erde als Geschwister Eine katastrophale Planetenkollision Die vier Haupttheorien Genau weiß man es auch heute nicht, aber eine der Theorien kann die allermeisten Besonderheiten des Erde Mond-Systems zwanglos erklären. Alle anderen Theorien haben dagegen an wichtigen Punkten erhebliche Schwächen 2

3 Die katastrophale Planetenkollision Der Einschlag eines gewaltigen Asteroiden ist wohl am ehesten für den Ursprung des Mondes verantwortlich Die katastrophale Planetenkollision Ein riesiger Asteroid, den man heute Theia nennt, raste demnach auf Kollisionskurs mit der gerade entstandenen Ur-Erde durchs All. Beide stoßen zusammen, aber nicht etwa frontal, sondern quasi als Streifschuss. Der Impaktor schlägt dabei große Mengen an Material aus dem Erdmantel, die sich zusammen mit dem Material des Impaktors im Erdorbit sammelt. 3

4 Die katastrophale Planetenkollision In nur wenigen Jahren manche Astrophysiker gehen von wenigen Jahrhunderten aus, also einer astronomisch gesehen immens kurzen Zeitspanne - formt sich aus diesen Trümmerteilen unser heutiger Mond. Die katastrophale Planetenkollision Am besten erklärt diesen Vorgang in Computersimulationen ein Impaktor, welcher etwas größer war als der Planet Mars, welcher die Erde nicht zentral, sondern streifend mit einer Relativgeschwindigkeit von ca. 4 km/s traf. Dabei wurde ein Teil der kinetischen Energie beider Himmelskörper schlagartig in Wärme umgesetzt. Sie leuchteten dabei so hell wie die Sonne. 4

5 Die katastrophale Planetenkollision Der Mantel des Impaktors schmolz auf und wurde zu großen Teilen gemeinsam mit Mantelmaterial der Ur-Erde in eine Umlaufbahn geschleudert. Der schwere Eisen-Nickel-Kern des Impaktors bohrte sich innerhalb rund einer Stunde tief ins Innere der Ur-Erde und verschmolz mit dem Erdkern. Die katastrophale Planetenkollision Ein Teil der ausgeschleuderten Materie fällt auf die Erde zurück. Aus dem Rest formte sich im Laufe weniger Jahre bis Jahrzehnte in einem Abstand von rund km der Mond. Dieser gewaltige Einschlag kippte die Erdachse gegen die Umlaufbahn der Erde um die Sonne. 5

6 Die katastrophale Planetenkollision Dieses Szenario klärt sehr schlüssig: Den großen Gesamtdrehimpuls des Erde- Mond-Systems Die beachtliche Größe des Mondes relativ zur Erde Die fast völlige Übereinstimmung der relativen Häufigkeit der Sauerstoffisotope O 16, O 17 und O 18 von Erde und Mond... Die katastrophale Planetenkollision Dieses Szenario klärt sehr schlüssig: die Verarmung an flüchtigen Elementen in der Mondkruste warum der Mond nicht in der Äquatorebene die Erde umrundet, sondern etwa in der Erdbahnebene (Ekliptik) die Ausbildung der großen Maria auf dem Mond 6

7 Die Abspaltung Theorie: Rasend schnell drehte sich die Ur-Erde. Der Mond hat sich als Tropfen abgespalten Die Abspaltung Die Abspalttheorie des Mondes geht auf Georg Darwin - Sohn von Charles Darwin im 19. Jahrhundert zurück. Danach drehte sich die junge, noch flüssige Erde extrem schnell um ihre eigene Achse. Enorme Fliehkräfte spalteten am Äquator einen gigantischen Tropfen aus heißem Magma ab und schleuderten ihn in die Umlaufbahn. Der Tropfen kühlte ab und bildete unseren Erdtrabanten, den Mond. 7

8 Die Abspaltung Pro und Kontra Gut erklärt wird die geringe Dichte des Mondes, die etwa identisch mit der des Erdmantels ist. Die Erdrotation hätte extrem schnell sein müssen. So schnell, dass sie eigentlich gar nicht hätte entstehen können und was sollte die Erde auf das heutige Maß abgebremst haben? Die Abspaltung Pro und Kontra Der Mond müsste nach dieser Theorie die Erde in der Äquatorebene umkreisen. Gut erklärt wird die Übereinstimmung der Sauerstoffisotope im Mantelgestein Nicht erklärt wird die Diskrepanz im Anteil an flüchtigen Elementen wie Zink, Kalium, Phosphor, Blei, Wismuth, Iridium und Gold. Gut erklärbar ist die Größe des Mondes 8

9 Die Einfangtheorie Theorie: Der Mond kam aus den Tiefen des Alls und wurde von der Erdgravitation eingefangen Die Einfangtheorie Nach dieser Theorie, die zu Beginn des 20. Jahrhunderts diskutiert wurde, ist der Mond an einer anderen Stelle aus der solaren Ur- Wolke mit geringem Eisenanteil entstanden. Auf seiner Reise durchs All kommt er als Asteroid der Ur-Erde zu nahe. Die starke Erdanziehung zwingt ihn auf eine feste Umlaufbahn. So wird aus dem Asteroiden ein Erdtrabant der Mond. 9

10 Die Einfangtheorie Pro und Kontra Die Einfangtheorie erklärt gut den hohen Drehimpuls des Erd-Mond-Systems Problematisch ist die äußerst spezielle Flugbahn des Mondes, der zwar als Asteroid eingefangen wird, aber nicht mit der Ur-Erde kollidiert. Berechnungen belegen: ein extrem unwahrscheinliches Ereignis. Die Einfangtheorie Pro und Kontra Nicht erklärbar ist durch diese Theorie die Gleichheit der Anteile der Sauerstoffisotope von Mond- und Erdkruste erklärbar ist die geringe Dichte des Mondes 10

11 Die Geschwister-Theorie Die Geschwister-Theorie wurde 1944 von Carl Friedrich von Weizsäcker entwickelt. Wesentliche Vorarbeiten stammen allerdings bereits von Edward Roche. Demnach entwickelten sich Erde und Mond aus einem gemeinsamen Ursprung und bildeten von Anfang an ein Doppelsystem. Die Geschwister-Theorie Pro und Kontra Wenn sich Erde und Mond eng beieinander entwickelten ist es absolut unverständlich warum sich die Dichte sowie der Anteil von leichtflüchtigen Elementen und von Eisen bei Erde und Mond so stark unterscheiden. Für den hohen Anteil des Bahndrehimpulses des Mondes im Vergleich zum Drehimpuls der Erde selbst gibt es keine plausible Erklärung. 11

12 Der Mond Glücksfall für die Erde Wäre die Ur-Erde zentral getroffen worden, wäre ihre Zerstörung die Folge gewesen. Erst durch die Entstehung des Mondes wurden die Voraussetzungen geschaffen für das Leben, wie wir es heute auf der Erde kennen Gezeitenkräfte Stabilisierung der Erdachse Fragen 12