

📸 Wie der Mond entstand, ist eine offene Frage unter Astronomen

📸 Eine Visualisierung des Theia-Einflusses
Vieles, was wir über den fernen Weltraum wissen, ist ein Mysterium, doch selbst unser nächster kosmischer Nachbar bleibt ein Rätsel. Die Frage nach der Entstehung des Mondes ist noch immer unbeantwortet. Das am weitesten verbreitete Modell, die Theia-Impakt-Hypothese, kann viele Fragen rund um den Erdtrabanten beantworten, hat aber ihre Grenzen und ist nur die jüngste in einer langen Reihe von Theorien. Die Frage nach der Entstehung des Mondes ist älter als die Wissenschaft, die sie zu beantworten hofft; sie reicht über die Ursprünge unseres Trabanten hinaus bis zur Entstehung der Erde selbst.
Unser Mond ist ein einzigartiges Gebilde. Der Himmel der Erde ist nicht mit Dutzenden von Satelliten übersät, wie Jupiter oder Saturn, und im Gegensatz zu diesen Planeten ist unser Mond im Vergleich zur Erde massiv und misst etwa ein Viertel der Masse. Angesichts seiner Größe und einzigartigen Singularität ist es klar, dass Luna im Sonnensystem ein Außenseiter ist. Vor der Bergung von Mondmaterial durch die Apollo-Mission und der Identifizierung des ersten Mondmeteoriten im Jahr 1982 konnten Wissenschaftler lediglich über die Entstehung des Mondes spekulieren. Bevor jedoch die genauen Anfänge des Mondes bekannt wurden, musste eine noch grundlegendere Frage beantwortet werden: das Alter des Mondes.


📸 Eine Zeichnung der Mondkrater des Amateurastronomen James Nasmyth (ca. 1856–1890)
Die ersten Studien zum Alter des Mondes waren einfache Schätzungen, die die Konzentration der Krater auf seiner Oberfläche untersuchten. Diese Wissenschaftler vermuteten korrekterweise, dass die Mondterrare älter seien, da sie mehr Krater als die Mondmeere aufweisen. Über die Entstehungsgeschichte der Krater gingen die Meinungen jedoch weit auseinander. Die (richtige) Einschlagshypothese war die Minderheitsmeinung und ging davon aus, dass die Krater durch vulkanische Aktivität entstanden seien. Diese Theorie wurde 1787 vom Astronomen Wilhelm Herschel vertreten, der sechs Jahre zuvor Uranus entdeckt hatte. In dieser Frage irrte er sich jedoch ebenso wie mit seiner Annahme, dass „selenitische“ Außerirdische auf der Mondoberfläche lebten.
Da Mondmaterial fehlt und man sich auf relative Altersschätzungen basierend auf der Kraterdichte beschränken muss, könnte das Alter des Mondes auch auf andere Weise ermittelt werden. Misst man die Bewegung des Mondes von der Erde weg (verursacht durch unser Gravitationsfeld, das die Umlaufbahn unseres Satelliten beschleunigt), kann man das Alter des Mondes zurückverfolgen. Mithilfe von Laserreflexionsspiegeln, die während Apollo 11 auf dem Mond zurückgelassen wurden, wissen wir, dass sich der Mond jedes Jahr etwa 3,8 cm entfernt. Daher gehen die meisten modernen Schätzungen des Mondalters von etwa 4,5 Milliarden Jahren aus. Wichtig ist, dass dies in etwa dem Alter des Planeten entspricht, den er umkreist. Wie auch immer der Mond entstanden ist, er hatte etwas mit der frühen Erde zu tun.


📸 Eine Visualisierung von Darwins Theorie. (Quelle: Hutchinsons „Splendour of the Heavens“)
Angesichts des Alters von Erde und Mond dominierten drei Theorien zur Erklärung der Entstehung des Mondes. Die erste Theorie, die von Charles Darwins Sohn George, einem Astronomen, unterstützt wurde, ging von einer geschmolzenen, aber abkühlenden Erde aus, die bei ihrer schnellen Rotation Material ausstieß, aus dem der Mond entstand. Die zweite Theorie, die Koakkretionstheorie, geht davon aus, dass Erde und Mond nebeneinander aus demselben Teil der protoplanetaren Scheibe entstanden sind. Die dritte Theorie, die den Mond an anderer Stelle im Sonnensystem entstehen ließ, wurde einfach vom Gravitationsfeld der Erde eingefangen. Diese Theorien hatten ihre Berechtigung, doch bei der Untersuchung des Mondmaterials zerfielen sie.
Bei der Untersuchung der ersten Mondproben stellte sich heraus, dass ihre Zusammensetzung der des Erdmaterials verblüffend ähnlich war. Dies deutet auf einen massiven Einschlag hin, bei dem Material ins All geschleudert wurde. Diese Annahme war bereits als eine Form der Kernspaltungstheorie der Entstehung erwartet worden, doch erst jetzt konnten Wissenschaftler den endgültigen Beweis erbringen. Dieses Modell kann auch den hohen Drehimpuls der Erde und ihre ausgeprägte Achsneigung erklären. Der Haken dabei ist, dass es auf dem Mond zwar reichlich erdähnliches Material gibt, es jedoch an Materie mangelt, die mit Theia, dem marsgroßen Planeten, der vermutlich auf die Erde stürzte, in Verbindung gebracht werden kann.
Bei einer solchen Kollision würde der Mond hauptsächlich aus dem Material des Impaktkörpers bestehen, was ein Problem darstellt, da der Mond eine ungewöhnlich niedrige Eisenkonzentration aufweist. Wo sind dann die Überreste von Theia auf dem Mond zu finden? Die Frage ist weiterhin umstritten: Für die Physiker ist der Rieseneinschlag das perfekte Modell, um die Bewegungen von Erde und Mond relativ zueinander zu erklären, während die Chemiker einen Mangel an Material vorfinden, den man von Theia erwarten würde. Die Hypothese des Rieseneinschlags ist derzeit das beste Modell für die Entstehung des Mondes, erfüllt jedoch nicht alle Kriterien. Da das Artemis-Programm der NASA in diesem Jahrzehnt zum Mond zurückkehren soll, werden vielleicht weitere Beweise zur Erklärung des Ursprungs des rätselhaften Erdtrabanten gefunden.
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Weitere Informationen
Aderin-Pocock, Maggie. Das Buch des Mondes: Ein Leitfaden zu unserem nächsten Nachbarn / Maggie Aderin-Pocock. Abrams Image, 2019.
Cummings, WD: Sich entwickelnde Theorien zur Entstehung des Mondes / Warren D. Cummings. Springer, 2019.
Galimov EM (Ėrik M, Krivtsov AM. Ursprung des Mondes, Neues Konzept: Geochemie und Dynamik. De Gruyter; 2012.