Astronomen sind sich ziemlich sicher, dass sie wissen, woher der Mond kam. Im frühen Sonnensystem prallte ein marsgroßes Objekt namens Theia auf die Erde. Diese katastrophale Kollision schleuderte eine riesige Materialmasse in die Umlaufbahn, die sich zusammenfügte und zum Mond abkühlte. Es ist jedoch schwierig, genau festzustellen, wann dies geschah.
Auf der 55. jährlichen Mond- und Planetenwissenschaftskonferenz (LPSC 2024) letzten Monat in The Woodlands, Texas, Forscher schlug einen neuen Zeitplan vor von Ereignissen, die den riesigen Einschlag früher als bisher vorhergesagt bewegen, nämlich nur 50 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems.
Die Datierung des riesigen Einschlagereignisses ist schwierig, da die vorhandenen Beweise widersprüchlich sind und Geschichten erzählen, die nicht übereinstimmen.
Eine Beweislinie stammt aus Planetenumlaufbahnen. Die wahrscheinlichste Ursache für den Einschlag ist eine Instabilität der Jupiterbahn, die in den ersten 100 Millionen Jahren unseres Sonnensystems Objekte wie Theia in die Bahn der Erde geschleudert hätte. Wenn diese Orbitalinstabilität später eintreten würde, wären die Bahnen der inneren Planeten gestört worden, und Jupiters trojanische Asteroiden, wie das Doppelsternpaar Patroklos und Menoetius (die die NASA-Raumsonde Lucy im Jahr 2033 besuchen will), würden nicht dort bleiben, wo wir sie heute sehen .
Die beste auf diesen Orbitalbeobachtungen basierende Schätzung geht davon aus, dass der Einschlag zwischen 37 und 62 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems erfolgt. Forscher gehen davon aus, dass der Mond innerhalb von etwa 10 Millionen Jahren nach dem Aufprall von einem Magmasee zu einer festen Oberfläche abgekühlt wäre.
Geologische Beweise scheinen jedoch eine andere Geschichte zu erzählen. Die frühesten bekannten Mondgesteine bildeten sich viel später und schienen vor etwa 208 Millionen Jahren aus Magma kristallisiert zu sein. Auch Gesteine auf der Erde scheinen sich vor etwa 218 Millionen Jahren zu einer richtigen Kruste geformt zu haben.
Eine Simulation des riesigen Einschlags, der den Mond erschaffen hat, im Jahr 2022. Bildnachweis: NASA / Durham University / Jacob Kegerreis
Ein drittes Datierungsschema, bei dem der Zerfall des Elements Hafnium in Wolfram gemessen wird, verschiebt das Kollisionsdatum erneut auf einen früheren Zeitpunkt und lässt darauf schließen, dass sich der Mondkern vor etwa 50 Millionen Jahren gebildet hat.
Jede Erklärung der Mondentstehung muss alle diese Arten von Beweisen berücksichtigen.
Das auf der LPSC 55 vorgeschlagene Szenario tut genau das. Sie deuten auf eine frühe Kollision vor etwa 50 Millionen Jahren hin, gefolgt von einer 10 Millionen Jahre dauernden Abkühlungsperiode. Doch dann durchlief der Mond einen Zyklus der Wiedererwärmung, bevor er nach 200 Millionen Jahren schließlich wieder abkühlte.
Dieser Wiedererwärmungsprozess ist der Schlüssel zu dieser Theorie, und wenn er richtig ist, wäre er durch Gezeitenkräfte verursacht worden. Dieser Theorie zufolge war die Umlaufbahn des Mondes um die Erde noch nicht stabil, und seine Neigung und Exzentrizität nahm in den Jahren nach dem Aufprall zu, wodurch der Mond gequetscht und gedehnt und verflüssigt wurde. Dieselben Gezeitenprozesse finden heute auch auf anderen Monden statt: Rund um Jupiter beispielsweise sehen wir, wie sie auf Io Vulkane und auf Europa flüssige Ozeane erzeugen.
Der Abkühlungsprozess wurde wahrscheinlich auch durch heftige sekundäre Einschläge verlangsamt, da übrig gebliebenes Material des ersten Einschlags über Millionen von Jahren auf den Mond prallte.
Das Team fügte außerdem einen neuen Beweis hinzu, der die Argumente für einen frühen Rieseneinschlag vor etwa 50 Millionen Jahren untermauert. Ähnlich wie bei der Hafnium-Wolfram-Zerfallsmethode maß das Team den Zerfall irdischer Rubidiumquellen in Strontium und lieferte eine unabhängige Schätzung, die das frühe Datum stützt.
Mehr Informationen:
Papier: www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2024/pdf/1526.pdf