Alternatives Szenario für Mondentstehung

Der Mond entstand vor 4,5 Milliarden Jahren durch den Zusammenstoß der Urerde mit einem marsgroßen Himmelskörper – diese Ansicht hat sich seit Mitte der 1980er-Jahre in Fachkreisen weitgehend durchgesetzt. Computersimulationen eines Forscherteams aus Israel stärken jetzt jedoch ein alternatives Szenario: Der Erdtrabant könnte sich demnach nicht durch eine einzige große Kollision, sondern durch eine ganze Reihe kleinerer Einschläge gebildet haben. Damit ließe sich die überraschend ähnliche Zusammensetzung von Erde und Mond sehr viel besser erklären, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature Geoscience“.

„Die Hypothese eines großen Einschlags vermag zwar viele Aspekte des Erde-Mond-Systems zu erklären“, schreiben Raluca Rufu vom Weizmann-Institut in Rehovot und ihre Kollegen, „doch es ist schwierig, die ähnliche Zusammensetzung von Erde und Mond damit in Einklang zu bringen.“ Untersuchungen an Meteoriten zeigen, dass die Bausteine der Planeten im jungen Sonnensystem sehr unterschiedliche Zusammensetzungen besessen haben. Insbesondere das Verhältnis bestimmter Isotope zueinander – gleicher chemischer Elemente also mit unterschiedlichem Atomgewicht – gilt geradezu als Fingerabdruck eines Himmelskörpers.

Die Urerde und der Theia genannte marsgroße Himmelskörper sollten also ebenfalls eine unterschiedliche Zusammensetzung aufgewiesen haben – warum ähneln sich dann aber Erde und Mond derart? Nur durch eine sehr feine Abstimmung der Parameter des Zusammenpralls gelang es Forschern bisher, einen Erdtrabanten zu reproduzieren, der in seiner Zusammensetzung der Erde ähnelt. Eine solche Feinabstimmung bereitet Physikern jedoch einiges Unbehagen, denn sie bedeutet zugleich, dass es sich bei der Kollision von Urerde und Theia um ein extrem unwahrscheinliches Ereignis gehandelt haben muss.

Grafische Darstellung des Szenarios, von links nach rechts: Ein erster kleiner Einschlag erzeugt eine Materiescheibe um die Urerde, aus der sich ein innerhlab von Jahrhunderten ein kleiner erster Mond bildet. Dieser wandert langsam nach außen. Nach mehreren Millionen Jahren kommt es zum nächsten Einschlag, wiederum bildet sich eine Materiescheibe und ein zweiter Mond entsteht. Auch er wandert nach außen und stößt schließlich mit dem ersten Mond zusammen.
Alternatives Szenario der Mondentstehung

Das Szenario von Rufu und ihren Kollegen löst das Dilemma auf andere Weise: Es gab demnach nicht einen großen, sondern viele kleine Einschläge. Jeder Einschlag produzierte eine Trümmerscheibe um die Erde, aus der sich ein kleiner Trabant bildete. Dieser wanderte dann langsam nach außen und stieß schließlich mit einem dort bereits kreisenden Mond zusammen. So bildete sich sukzessive der heutige große Mond der Erde. Und da jeder der kleinen Himmelskörper eine andere chemische Zusammensetzung besaß, verwischte sich deren Spur und die ursprüngliche Zusammensetzung der Erde dominierte auch die Zusammensetzung des Erdtrabanten.

Zwar wurden viele kleine Einschläge bereits in den 1980er-Jahren als Lösung des Isotopenproblems ins Gespräch gebracht. Doch aus damaliger Sicht ließ sich die Umlaufbahn des Mondes nicht mit einem solchem Ablauf in Einklang bringen. So schied dieser Ansatz aus und Forscher arbeiteten lieber an Verfeinerungen der Hypothese einer großen Kollision. Erst moderne Hochleistungsrechner ermöglichen heute eine genaue Simulation des alternativen Szenarios. Die Modellrechnungen von Rufu und ihren Kollegen zeigen, dass etwa zwanzig Einschläge mit plausiblen Parametern sowohl die Umlaufbahn als auch die Zusammensetzung des Mondes reproduzieren können.