Hypothese einer gigantischen Auswirkung
Die Hypothese des Rieseneinschlags besagt, dass der Mond aus den Trümmern einer Kollision zwischen der jungen Erde und einem marsgroßen Protoplaneten entstanden ist. Dies ist die favorisierte wissenschaftliche Hypothese für die Entstehung des Mondes.
Beweise für diese Hypothese stammen von Mondproben, die dies zeigen:
- die Oberfläche des Mondes war einst geschmolzen
- der scheinbar relativ kleine Eisenkern des Mondes und eine geringere Dichte als die der Erde, und
- Hinweise auf ähnliche Kollisionen in anderen Sternensystemen (die zu "Trümmerscheiben" führen)
Der kollidierende Körper wird manchmal Theia genannt, nach der mythischen griechischen Titanin, der Mutter von Selene, der Mondgöttin.
Bei dieser Hypothese gibt es mehrere unbeantwortete Fragen. Die Isotopenverhältnisse des lunaren Sauerstoffs sind im Wesentlichen identisch mit denen der Erde, wobei es keinen Beweis für einen Beitrag eines anderen Sonnenkörpers gibt. Außerdem weisen die Mondproben keine erwarteten Verhältnisse von flüchtigen Elementen, Eisenoxid oder siderophilen Elementen (chemische Elemente, die sich mit Eisen verbinden) auf, und es gibt keinen Beweis dafür, dass die Erde jemals den Magma-Ozean hatte, der von der Hypothese impliziert wird.
Das Bild des Künstlers von dem gigantischen Einschlag, der den Mond geformt haben soll
Kontext
Der relativ große natürliche Satellit der Erde, der Mond, ist einzigartig. Während des Apollo-Programms wurden Gesteine von der Oberfläche des Mondes zur Erde gebracht. Die radiometrische Datierung dieser Gesteine hat ergeben, dass der Mond 4527 ± 10 Millionen Jahre alt ist, etwa 30 bis 55 Millionen Jahre jünger als andere Körper im Sonnensystem. Neue Beweise deuten darauf hin, dass der Mond noch später entstanden ist, nämlich 4,48±0,02 Ga oder 70-110 Ma nach dem Beginn des Sonnensystems. Ein weiteres bemerkenswertes Merkmal ist die relativ geringe Dichte des Mondes, was bedeuten muss, dass er keinen großen metallischen Kern hat, wie andere Erdkörper im Sonnensystem. Der Mond hat eine Massenzusammensetzung, die dem Erdmantel und der Erdkruste zusammen sehr ähnlich ist, ohne den Erdkern. Dies hat zu der Hypothese des Rieseneinschlags geführt: die Idee, dass der Mond während eines Rieseneinschlags der Protoerde mit einem anderen Protoplaneten entstanden ist.
Der Impaktor, manchmal Theia genannt, soll etwas kleiner gewesen sein als der Planet Mars. Theia kollidierte mit der Erde um 4.533 Ga. Modelle zeigen, dass beim Aufprall eines Impaktors dieser Größe auf die Protoerde in einem niedrigen Winkel und mit relativ geringer Geschwindigkeit (8-20 km/s oder 5,0-12,4 mi/s) viel Material aus den Mänteln (und Proto-Krusten) der Protoerde und des Impaktors in den Weltraum geschleudert wurde, wo ein Großteil davon in der Umlaufbahn um die Erde verblieb. Dieses Material würde schließlich den Mond bilden.
Die metallischen Kerne des Impaktors wären jedoch durch den Erdmantel gesunken, um mit dem Erdkern zu verschmelzen, wodurch der Mond an metallischem Material verarmt wäre. Die Hypothese des Rieseneinschlags erklärt somit die anormale Zusammensetzung des Mondes. Der Auswurf in der Umlaufbahn um die Erde könnte sich innerhalb von Wochen zu einem einzigen Körper verdichtet haben. Unter dem Einfluss seiner eigenen Schwerkraft wurde aus dem ausgeworfenen Material ein kugelförmigerer Körper: der Mond.
Die radiometrischen Zeitalter zeigen, dass die Erde vor dem Einschlag bereits mindestens 10 Millionen Jahre existierte - genug Zeit, um eine Differenzierung des primitiven Erdmantels und des Erdkerns zu ermöglichen. Dann, als der Einschlag stattfand, wurde nur Material aus dem Erdmantel ausgestoßen, so dass der Erdkern aus schweren Elementen unangetastet blieb.
Konsequenzen
Die Auswirkungen hatten einige wichtige Konsequenzen für die junge Erde. Er setzte eine enorme Menge an Energie frei, wodurch sowohl die Erde als auch der Mond vollständig geschmolzen wurden. Unmittelbar nach dem Einschlag kam es zu einer starken Konvektion des Erdmantels, die Oberfläche war ein großer Magma-Ozean. Die erste Atmosphäre des Planeten muss durch die enorme Menge der freigesetzten Energie vollständig weggeblasen worden sein. Es wird angenommen, dass der Einschlag auch die Erdachse verändert hat, um die große axiale Neigung von 23,5° zu erzeugen, die für die Jahreszeiten der Erde verantwortlich ist (ein einfaches, ideales Modell für den Ursprung der Planeten hätte eine axiale Neigung von 0° ohne erkennbare Jahreszeiten). Sie könnte auch die Rotation der Erde beschleunigt haben.
Jüngste Beweise
Die Analyse von Mondgestein, das von den Apollo-Astronauten mitgebracht wurde, scheint Spuren von Theia zu zeigen. Die Forscher behaupten, dies bestätige die Theorie, dass der Mond durch eine kataklysmische Kollision entstanden sei. Einige Wissenschaftler sind überrascht, dass der Unterschied zwischen dem im Mondgestein gefundenen Theia-Material und der Erde so gering ist.
Fragen und Antworten
F: Was ist die Rieseneinschlagshypothese?
A: Die Rieseneinschlagshypothese besagt, dass der Mond aus den Trümmern einer Kollision zwischen der jungen Erde und einem marsgroßen Protoplaneten entstanden ist.
F: Was sind die Beweise für die Riesenimpakt-Hypothese?
A: Die Beweise für diese Hypothese stammen von Mondproben, die zeigen, dass die Oberfläche des Mondes einst geschmolzen war, von dem offenbar relativ kleinen Eisenkern des Mondes und einer geringeren Dichte als die der Erde sowie von Hinweisen auf ähnliche Kollisionen in anderen Sternensystemen (die zu "Trümmerscheiben" führen).
F: Wie wird der kollidierende Körper bei der Hypothese des Rieseneinschlags genannt?
A: Der kollidierende Körper wird manchmal Theia genannt, nach der mythischen griechischen Titanin, die die Mutter von Selene, der Mondgöttin, war.
F: Welche Fragen bleiben bei der Hypothese des Rieseneinschlags unbeantwortet?
A: Die unbeantworteten Fragen zu dieser Hypothese sind, dass die Sauerstoffisotopenverhältnisse auf dem Mond im Wesentlichen mit denen auf der Erde identisch sind, ohne dass es Hinweise auf einen Beitrag eines anderen Sonnenkörpers gibt, dass Mondproben nicht die erwarteten Verhältnisse von flüchtigen Elementen, Eisenoxid oder siderophilen Elementen (chemische Elemente, die sich mit Eisen verbinden) aufweisen und dass es keinen Beweis dafür gibt, dass die Erde jemals den von der Hypothese unterstellten Magmaozean hatte.
F: Welche ist die bevorzugte wissenschaftliche Hypothese für die Entstehung des Mondes?
A: Die bevorzugte wissenschaftliche Hypothese für die Entstehung des Mondes ist die Hypothese des Rieseneinschlags.
F: Wie hoch ist die Dichte des Mondes im Vergleich zur Erde?
A: Der Mond hat eine geringere Dichte als die Erde.
F: Wie heißt der mythische griechische Titan, der bei der Rieseneinschlagshypothese mit dem Mond in Verbindung gebracht wird?
A: Bei der Rieseneinschlagshypothese wird der kollidierende Körper manchmal Theia genannt, nach der mythischen griechischen Titanin, die die Mutter von Selene, der Mondgöttin, war.
