Ein Physiker, ein Chemiker und ein Mathematiker betreten eine Bar. Es klingt wie der Beginn eines schlechten Witzes, aber in meinem Fall war es der Beginn einer Idee, die die Art und Weise, wie Wissenschaftler über die Geschichte des Mondes denken, verändern könnte.
Wir drei interessierten uns alle für den Mond, allerdings aus unterschiedlichen Perspektiven: Als Geophysikerich dachte über sein Inneres nach; Thorsten Kleine studierte seine Chemie; Und Alessandro Morbidelli wollte wissen, was uns die Entstehung des Mondes verraten könnte wie die Planeten zusammengesetzt wurden Vor 4,5 Milliarden Jahren.
Als wir zusammenkamen, um zu besprechen, wie alt der Mond wirklich war, erwies es sich als entscheidend, diese vielfältigen Perspektiven zu haben.
Wie ist der Mond entstanden?
Bei einem Konferenz auf Hawaii Ende der 1980er Jahre löste eine Gruppe von Wissenschaftlern das Problem der Entstehung des Mondes. Ihre Forschung legte nahe, dass a Ein marsgroßes Objekt stürzte auf die frühe ErdeDabei wird geschmolzenes Material in den Weltraum geschleudert. Dieses leuchtende Material verschmolz zu dem Körper, der jetzt Mond genannt wird.
Diese Geschichte erklärt viele Dinge. Zum einen hat der Mond sehr wenig Material, das leicht verdunstetwie Wasser, denn es begann das Leben geschmolzen. Es hat nur eine winziger Eisenkernweil es größtenteils aus dem äußeren Teil der Erde gebildet wurde, der sehr wenig Eisen enthält. Und es hat eine schwimmfähige, weiß gefärbte Kruste Mineralien, die an die Oberfläche schwebten als der geschmolzene Mond erstarrte.
Der leuchtende, neu entstandene Mond befand sich zunächst sehr nahe an der Erde ungefähr die Entfernung dass Fernsehsatelliten umkreisen. Der frühe Mond hätte auf der frühen Erde, die größtenteils geschmolzen war und sich schnell drehte, gigantische Gezeiten ausgelöst.
Diese Gezeiten entzogen der Erddrehung Energie und übertrugen einen Teil davon auf die Umlaufbahn des Mondes, wobei sie den Mond langsam von der Erde wegdrängten und dabei die Erddrehung verlangsamten. Diese Bewegung setzt sich bis heute fort – der Mond entfernt sich noch immer etwa von der Erde zwei Zoll pro Jahr.
Als sich der Mond entfernte, passierte er bestimmte Punkte, an denen seine Umlaufbahn vorübergehend gestört wurde. Diese Orbitalstörungen waren ein wichtiger Bestandteil seiner Geschichte und ein zentraler Bestandteil unserer Hypothese.
Wann entstand der Mond?
Wann der Mond tatsächlich entstand und sich von der Erde entfernte, ist eine heikle Frage.
Dank der Apollo-Astronauten haben Wissenschaftler eine Sammlung von Mondgesteinen wessen Alter sie messen können. Die ältesten Felsen sind alle etwa 4,35 Milliarden Jahre altalso etwa 200 Millionen Jahre nach dem Geburt des Sonnensystems.
Viele Geochemiker, wie mein Kollege Thorsten Kleine, haben (nicht ohne Grund) vorgeschlagen, dass das Alter dieser Gesteine mit dem Alter des Mondes übereinstimmt.
Aber Leuten wie Alessandro Morbidelli, der die Entstehung von Planeten erforscht, gefiel diese Antwort nicht besonders. In ihren Modellen haben Planeten den größten Teil der um das frühe Sonnensystem herumschwebenden Materie mitgerissen lange bevor 200 Millionen Jahre vergangen waren. Ein riesiger, mondbildender Einschlag zu einem späteren Zeitpunkt, als die Gesteinsproben vermuten ließen, schien ziemlich unwahrscheinlich.
Was haben wir vorgeschlagen?
Hier kamen Kleine, Morbidelli und ich ins Spiel. Wir sind nachgegangen auf einem Vorschlag aus einer Studie aus dem Jahr 2016, die ergab, dass es auf dem Mond gelegentlich zu Sonneneinstrahlung kommen kann extreme Erwärmungsereignisse während seiner langsamen Reise von der Erde nach außen.
Diese Erwärmung erfolgt auf die gleiche Weise wie die Erwärmung auf Jupiter hyperaktiver Vulkanmond Io. Die Form des kleineren Körpers wird durch die Gezeiten des großen Körpers gestaucht und gedehnt. Und so wie sich ein Gummiball erwärmt, wenn man ihn ausreichend zusammendrückt, erwärmen sich auch die Steine auf Io und dem Mond.
Alle Gesteine enthalten kleine innere Uhren – radioaktive Elemente, die zerfallen und es Forschern ermöglichen, zu zerfallen Sagen Sie, wie alt der Stein ist. Aber hier ist der entscheidende Punkt: Wenn sich der Mond ausreichend erwärmte, würden seine Uhren ihr Gedächtnis verlieren und erst dann mit der Zeitaufzeichnung beginnen, wenn der Mond wieder abkühlte.
Auf diesem Bild verrät uns die Ansammlung von etwa 4,35 Milliarden Jahre alten Gesteinen also nicht, wann der Mond entstanden ist, sondern nur, wann er diese Gezeitenerwärmung durchgemacht hat. Das bedeutet, dass die Entstehung des Mondes früher stattgefunden haben muss.
Ein frühes Entstehungsdatum befriedigt die Physiker, die sich mit der Planetenentstehung befassen, und erklärt gleichzeitig, dass die aus den Gesteinen aufgezeichnete spätere Datierung darauf zurückzuführen ist Gezeitenerwärmung.
Was kommt als nächstes?
Wie so oft in der Wissenschaft kamen zwei Gruppen gleichzeitig auf eine ähnliche Idee. Unsere Gruppe konzentrierte sich auf ein Gezeitenerwärmungsereignis, das auftrat, als der Mond ziemlich weit von der Erde entfernt war, während die Forschung von der Erde ausging Steve Desch an der Arizona State University weist auf ein Ereignis hin, das stattgefunden hat als der Mond näher war. Es wird einige Zeit dauern, herauszufinden, welche dieser beiden Hypothesen richtig ist – und vielleicht ist keine der beiden richtig.
Um diese Hypothesen zu testen, sind weitere Proben vom Mond erforderlich. Glücklicherweise, Chinas Mission Chang’e 6 Ich habe gerade im Juni 2024 Proben von der dunklen Seite des Mondes zurückgegeben. Wenn diese Proben auch viele Gesteine zeigen, die alle ein Alter von etwa 4,35 Milliarden Jahren haben, würde das mit unserer Geschichte übereinstimmen. Wenn die Zeitalter viel älter sind, müssen wir uns eine neue Geschichte ausdenken.
Sehr oft landen Geochemiker und Geophysiker in den Erd- und Planetenwissenschaften unterschiedliche und widersprüchliche Hypothesen. Dies liegt zum Teil daran, dass diese Bereiche unterschiedliche Arten von Messungen verwenden, aber auch, weil sie sehr unterschiedliche wissenschaftliche Sprachen sprechen. Diese Sprachbarriere zu überwinden ist schwierig.
Unsere Studie ist ein Beispiel dafür, wie die Überbrückung dieser sprachlichen und wissenschaftlichen Kluft – manchmal – Forschern auf beiden Seiten zugute kommen kann.
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