Theias großer Einschlag: wie der Mond entstanden ist

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Im Juni 1986 erlebten Planetenforscher einen Heureka-Moment. Denn sie waren zum ersten Mal einig, wie die Erde zu ihrem ungebührlich großen Mond gekommen ist. Diese Erklärung gilt bis heute als das wahrscheinlichste Szenario: Kurz nach der Entstehung der Erde vor rund 4,5 Milliarden Jahren stieß ein marsgroßer Planet mit der Protoerde zusammen. Aus dem verdampften Gestein, das dabei ins All geschleudert wurde, bildete sich wenig später der Mond.

Karl erzählt in dieser Folge, wie es zu diesem Heureka-Moment kam – denn nur wenige Jahre zuvor war die Forschungswelt noch hochgradig zerstritten, was die Entstehung des Mondes anging. Mindestens eine Handvoll Hypothesen war im Rennen. Man diskutierte, ob der Mond sich von der Erde durch allzu große Fliehkraft abgespalten hatte oder ob er friedlich an der Seite der Erde aus dem Urnebel gewachsen war. Andere glaubten an ein eingefangenes Objekt aus der kosmischen Nachbarschaft – oder sogar an eine natürliche, nukleare Explosion tief im Erdinneren nahe dem Erdkern.

Schon in den 1940er Jahren war dem kanadischen Geologen Reginald Daly aufgefallen, dass die mittlere Dichte des Mondes recht genau der Dichte des Erdmantels entspricht. Aber erst die astronautischen Mondlandungen des Apollo-Programms und die Proben verschiedener Raumsonden brachten ab 1969 Gewissheit: Erdmantel und Mond müssen aus dem gleichen Urmaterial entstanden sein. Gleichzeitig besitzt der Mond nur einen winzigen Eisenkern. Alles zusammen wirkte wie ein Sieb für die diversen Modelle der Mondentstehung. Übrig blieb am Ende nur der große Einschlag.

Trotz der klaren Hinweise bleiben bis heute einige Fragen offen. Zum Beispiel ist weiter unklar, warum zwar der Fingerabdruck der Sauerstoff-Isotope in Erdmantel und Mond sehr gut übereinstimmen – immerhin das häufigste Element von Erde und Mond – aber einige Spurenstoffe teilweise radikal abweichen. Dazu gehört der Anteil von Eisen und anderen Metallen, aber auch von flüchtigen Stoffe wie Wasser oder Kohlendioxid. Herausfordernd für die heutige Forschung ist vor allem das Wachstum des Mondes direkt nach dem großen Einschlag, bei dem es ziemlich heiß hergegangen sein muss.

Mehr bei AstroGeo

• Folge 78: Kernenergie vor 2 Milliarden Jahren: Der Atomreaktor Oklo
• Folge 51: Die verlorenen Mondspiegel
• Folge 42: Das wertvollste Material der Welt

Weiterführende Links

• WP: Entstehung des Mondes
• WP: George Darwin
• WP: Basalt
• WP: Innerer Aufbau des Mondes
• WP: Reginald Daly
• WP: Giant-impact hypothesis (englisch)
• WP: Theia (Protoplanet)
• WP: Synestia (englisch)

Quellen

• Fachartikel: Daly: Origin of the Moon and Its Topography, Proceedings of the American Philosophical Society, (1946)
• Fachartikel: Cameron & Ward: The Origin of the Moon, Lunar and Planetary Science (1976)
• New York Times: Moon’s Creation now Attributed to Giant Crash (1986)
• Fachartikel: Lock et al.: The Origin of the Moon Within a Terrestrial Synestia, Journal of Geophysical Research – Planets (2018)
• Fachartikel: Yuan et al.: Moon-forming impactor as a source of Earth’s basal mantle anomalies, Nature (2023)
• Fachartikel: Sossi, Nakajima & Khan: Composition, Structure and Origin of the Moon, ArXiv/Preprint (2024)

Episodenbild: CC-BY-SA 3.0 Rolf Hempel / Wikimedia Commons