Wie entstand der Mond? Neue Simulation liefert überraschende Antwort

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Forschungsteam simuliert Mondentstehung neu – und entdeckt: Ein Faktor fehlte die ganze Zeit

Von: Tanja Banner

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Wie entstand der Mond wirklich? Forschende haben eine entscheidende Lücke in bisherigen Simulationen entdeckt – die Ergebnisse sind verblüffend.

San Antonio – Wenn es um die Entstehung des Mondes geht, ist sich die Forschung in einer Sache weitgehend einig: Ein etwa marsgroßer Himmelskörper namens Theia ist vor etwa 4,5 Milliarden Jahren auf der Erde eingeschlagen. Durch den Einschlag dieses Planeten-Vorläufers ist der Mond entstanden. Zum weiteren Verlauf gibt es mehrere Theorien und Simulationen, bei denen eine Sache bisher keine Rolle spielte: die Temperatur der Himmelskörper bei ihrem Einschlag.

Ein Forschungsteam vom Southwest Research Institute (SwRI) hat in einer Zusammenarbeit mit Forschenden der University of Arizona nun eine wichtige Entdeckung gemacht. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Beschaffenheit des einschlagenden Protoplaneten Theia: „Wir haben festgestellt, dass seine bereits vorhandene Geologie eine Rolle spielt“, erklärt Dr. Adeene Denton vom SwRI in einer Mitteilung.

Bei Simulationen der Mondentstehung spielte das Material der Himmelskörper bisher keine Rolle

Die Expertin ergänzt: „Wenn man die Erde und den Mond als kollidierende Körper mit geologischen Eigenschaften simuliert, verändert sich die Art und Weise, wie sich der Mond aus diesem Aufprall bildet – das haben wir zuvor für unnötig gehalten.“ Die Forschungsergebnisse wurden im Fachjournal The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

Bisher hatten Studien zu dem großen Einschlag, aus dem der Mond hervorging, das Material der beiden Himmelskörper außer Acht gelassen – man ging davon aus, dass es bei solchen hochenergetischen Ereignissen keinen Einfluss hat. „Wir waren uns nicht sicher, ob das für den Mond eine Rolle spielen würde oder nicht. Als wir die Simulationen durchführten, stellten wir fest, dass es tatsächlich eine ziemlich große Rolle spielt“, erzählt Denton.

Heißes Material ist weniger fest – das dürfte die Entstehung des Mondes beeinflusst haben

Der Hintergrund: Bei hohen Temperaturen verliert Gestein an Festigkeit. Es wird weicher, verformt sich leichter und kann teilweise schmelzen. Heiße Himmelskörper werden bei einem Einschlag deshalb anders zerlegt und verteilt als kühlere, festere Körper. Veränderte das Forschungsteam in seinen Simulationen die Temperaturen der kollidierenden Himmelskörper, veränderte sich das Ergebnis deutlich: In manchen Szenarien entstand innerhalb von Stunden nach dem Einschlag ein intakter Mond, in anderen entstand eine protolunare Scheibe um die Erde, in der erst im Laufe der Zeit ein Mond gebildet wurde.

Protoplaneten sind zu Beginn heiß und kühlen im Laufe der Zeit ab. Um herauszufinden, wie der Mond entstand, ist es also wichtig, zu ermitteln, wann die Kollision stattfand. „Je nachdem, wie heiß die Erde und Theia vor dem Zusammenstoß waren, kann der Aufprall Theia zerstören und diese riesige Trümmerwolke erzeugen, aus der schließlich der Mond entsteht“, erklärt Denton. „Als ich jedoch dieselben Parameter wie bei der ursprünglichen Aufprallmodellierung verwendete – bis zu den identischen Temperaturverteilungen im Inneren beider Körper –, entstand innerhalb von etwa fünf Stunden ein intakter Mond.“ Forscher wollen Überreste von Theia in der Erde entdeckt haben.

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Physikalische Eigenschaften des Mondes können auf seine Entstehungszeit hinweisen