Wie der Mond auf seine Bahn kam

Neues Modell löst alte Probleme der Entstehung des Erdtrabanten

Davis (USA) - Eine heftigere Kollision der Ur-Erde mit einem marsgroßen Himmelskörper und die Abgabe von Drehimpuls an die Umlaufbahn der Erde um die Sonne lösen bislang ungeklärte Rätsel der Entstehung des Mondes. Das zeigt das neue Szenario eines US-amerikanischen Forscherteams. Die hohe Energie des Zusammenstoßes führte zu einer vollständigen Vermischung der Materie beider Körper. Und der Transfer von Drehimpuls brachte den Mond auf seine heutige Bahn. Zudem sorgte dieser Effekt auch für die klimatisch günstige Achsneigung der Erde, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„Jeder Körper im Sonnensystem hat seine eigene, spezifische chemische Zusammensetzung“, erklärt Sarah Steward von der University of California in Davis. Doch Mond und Erde ähneln sich in ihrer Zusammensetzung stärker, als es den Forschern lieb ist. Denn nach dem heute allgemein akzeptierten Modell ist der Mond in der Frühphase des Sonnensystems durch den Zusammenstoß der Ur-Erde mit einem marsgroßen Himmelskörper entstanden. Dieser „Theia“ genannte Körper muss eine andere Zusammensetzung gehabt haben als die Ur-Erde – doch dieser Unterschied spiegelt sich heute in der Zusammensetzung von Erde und Mond nicht mehr wieder.

Vor ein weiteres Problem stellt die Forscher die Umlaufbahn des Mondes. Nach der Kollision sollten sich die Trümmer in einer Scheibe um den irdischen Äquator gesammelt haben und daraus entstand schließlich der Erdtrabant. Doch der Mond zieht seine Bahn nicht in der Äquatorebene der Erde, sondern um fünf Grad dagegen geneigt – wie ist der Mond in diese Bahn gekommen?

Das neue Szenario von Steward und ihren Kollegen löst beide Probleme auf einen Schlag. Die Wissenschaftler gehen von einem so heftigen Zusammenprall aus, dass beide Körper komplett geschmolzen sind und sich ihre Materie deshalb vollständig vermischen konnte. Eine so energiereiche Kollision würde die Rotation der Erde allerdings auf eine Umdrehungszeit von zwei Stunden beschleunigen – und die Rotationsachse der Erde wäre so gekippt, dass sie in der Bahnebene der Erde um die Sonne liegen würde.

Die heutige Konfiguration des Erde-Mond-Systems habe sich erst später entwickelt, weil der Mond durch zwei Übergänge hindurch gegangen ist, so Steward und ihre Kollegen. Durch die Gezeitenreibung entfernt sich der Mond von der Erde, während die Rotationsdauer der Erde abnimmt. Der erste Übergang war die Laplace-Transition, bei der Drehimpuls vom Erde-Mond-System auf das System Sonne-Erde übertragen wurde. Das hat die Umlaufbahn der Erde kaum beeinflusst, aber die Rotationsachse der Erde in ihre heutige Stellung gebracht. Der Mond bewegte sich danach allerdings noch weiter in einer stark gekippten Umlaufbahn um die Erde, bis es zum zweiten Übergang, der Cassini-Transition kam. Dadurch kippte die Umlaufbahn des Erdtrabanten in seine heutige Lage. Während bisherige Lösungsansätze zusätzliche Effekte benötigten, um die Probleme des Erde-Mond-Systems zu lösen, liefert das neue Szenario auf natürliche Weise die heutige Konfiguration, freut sich Steward: „Ein großer Einschlag setzt die richtige Kette von Ereignissen in Gang!“

Bildquelle: NASA

Autor: Rainer KayserE-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!