Theorie zur Mond-Entstehung Der Mega-Crash - und dann verdampfte die Erde

Ein riesiger Gesteinsbrocken rammte vor vier Milliarden Jahren die Erde, darin sind sich Experten einig. Aber wie genau entstand dabei der Mond? Der Geophysiker Simon Lock hat eine neue Idee.

Erde zur Zeit ihrer Entstehung vor vier Milliarden Jahren (Symbolbild)
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Erde zur Zeit ihrer Entstehung vor vier Milliarden Jahren (Symbolbild)

Aus Boston berichtet


  • DER SPIEGEL/ Rick Friedman
    Johann Grolle berichtet als Korrespondent für den SPIEGEL aus Boston. "Das ist die Welthauptstadt der Wissenschaft", sagt der langjährige Leiter des SPIEGEL-Ressorts Wissenschaft/Technik. An dieser Stelle schreibt er, was Forscher am MIT, der Harvard University und anderswo in den USA bewegt.

Simon Lock interessiert sich für die Zeit, als es Feuer vom Himmel regnete. Tropfen eines heißen, rotglühenden Breis prasselten damals nieder. Der Sturzregen sei ungefähr zehnmal so ergiebig gewesen wie bei den heftigsten Hurricanes, sagt der Geophysiker der Harvard-Universität - nur dass es nicht Wasser war, was da vom Himmel fiel, sondern verflüssigtes Gestein.

Bisher, das muss Lock zwar zugeben, gibt es den infernalischen Feuersturm, den er da schildert, nur in seinem Rechner. Doch ist der Forscher überzeugt davon, dass die Umstände, die er auf seinem Computer simuliert, einst wirklich auf der Erde herrschten.

Ein enormer Himmelskörper sei vor mehr als vier Milliarden Jahren in die noch junge Erde hineingekracht, und zwar mit solcher Wucht, dass der gesamte Planet verdampfte. Es bildete sich eine sich selbst umwirbelnde Wolke, die zu 90 Prozent aus Flüssigkeitströpfchen bestand und zu 10 Prozent aus Gas. Lock hat diesem Gebilde auch einen Namen gegeben: "Synestia" hat er es getauft.

Einige hundert Jahre hat es seinen Berechnungen zufolge gedauert, bis der Gesteinsdampf im Zentrum der Wolke kondensierte. Der Großteil des Materials ging als feuriger Regen auf dem wiedergeborenen Planeten Erde nieder. Rund ein Prozent jedoch sammelte sich weiter draußen, zwar noch innerhalb der Wolke, doch auf einer Außenbahn. So entstand der Mond.

Mit seinem Szenario von der Erd-Verdampfung glaubt Lock ein Rätsel lösen zu können, das seine Zunft seit einigen Jahren umtreibt: Die Geophysiker können sich nicht recht erklären, wie die Erde zu ihrem Mond gekommen ist.

Der Mond ist einzigartig im Sonnensystem

Im Sonnensystem ist der Trabant der Erde ein Unikum: Im Verhältnis zu seinem Mutterplaneten ist er viel schwerer als jeder andere Mond; er trägt - auch das ist äußerst ungewöhnlich - fast den ganzen Drehimpuls des Planet-Mond-Systems; und er ist allein. Alle anderen Planeten haben entweder gar keinen Mond (Merkur, Venus) oder mehr als einen (Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun).

Die Forscher sind sich weitgehend einig, dass ein so großer und zugleich einsamer Mond eigentlich nur durch die Kollision mit einem gewaltigen Trumm entstehen konnte, der etwa die Größe des Mars gehabt haben müsse. "Theia" wird dieser Super-Asteroid in den Lehrbüchern genannt, wo sich auch die Details des Crashs nachlesen lassen: Große Mengen Staub seien beim Aufprall aufgewirbelt worden. Diese feinen Partikel hätten die Erde dann in Form einer Scheibe umkreist, bis sie zusammenstießen, immer größere Brocken bildeten und sich schließlich irgendwann in Gestalt des Mondes zusammenballten.

"Dieses Szenario ist spannend und eingängig, nur leider wahrscheinlich falsch", sagt Lock. Vor allem die Analyse von Mondgestein nähre Zweifel. Denn bei der massenspektrometrischen Untersuchung der Brocken, welche die Apollo-Astronauten von ihren Missionen mitgebracht haben, zeigte sich, dass die Isotopen-Zusammensetzung des Mondes derjenigen der Erde frappierend gleicht. Alle Simulationen des Crash-Szenarios aber kommen zu dem Schluss, dass auch Theia Spuren ihrer Isotopen-Signatur im Mondgestein hätte hinterlassen müssen.

Im Video: Nasa-Animation zeigt Evolution des Mondes

Wie nur soll es beim großen Crash zur vollständigen Durchmischung von damaligem Erd- und Theiamaterial gekommen sein? Seit Jahren schon grübeln Forscher über diese Frage nach. Allerlei Varianten der Kollision haben sie durchgespielt: Statt eines einzelnen Zusammenpralls simulierten sie zum Beispiel auch eine Serie kleinerer Einschläge. Oder sie ließen die Erde in ihren Planspielen mit verzehnfachter Geschwindigkeit um die eigene Achse kreiseln. Doch keines dieser Szenarios vermochte alle Widersprüche aufzuklären.

Forscher sind uneins

Mit seiner Synestia-Theorie hofft Lock nun endlich eine schlüssige Story der Mondentstehung liefern zu können. Indem er in seiner Simulation die Urerde vollständig verdampfen lässt, stellt er sicher, dass die Isotopenzusammensetzung beider Himmelskörper, die aus dem Gesteinsdampf kondensieren, identisch ist.

Und noch ein weiterer Effekt spricht für das Synestia-Szenario: Aus den Außenbezirken der Wolke können flüchtige Elemente wie Natrium und Kalium ins All entweichen. Dies führt dazu, dass der auf der Außenbahn entstehende Mond weniger von diesen Stoffen enthalten sollte. Genau solch eine Verarmung wurde im Mondgestein gemessen.

Trotzdem ist die Reaktion der Fachwelt auf Locks Hypothese vorerst verhalten. Die Idee der Planetenverdampfung ist neu, noch herrscht keine Einigkeit, ob Synestias überhaupt entstehen können. Real beobachtet wurde ein solches Phänomen noch nie.

Auch Lock selbst räumt ein, dass er bisher nur die Grundzüge seiner neuen Theorie beschrieben habe. Jetzt macht er sich daran, die Einzelheiten auszuarbeiten.

insgesamt 46 Beiträge
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zeichenkette 15.03.2018
1. Zahlen würden helfen
Man müsste halt mal ausrechnen, wie viel Energie nötig wäre, um die Erde und diesen anderen Planeten völlig zu verdampfen. Die Massen und Zusammensetzung sind ja bekannt. Dann müsste man sehen, unter welchen Umständen die kinetische Energie beider Körper bei einem Zusammenprall diese Energien freisetzen kann. Vielleicht hat dieser Forscher das ja auch schon nachgerechnet, aber leider kann man das von hier aus nicht nachlesen, weil der Spiegel mal wieder auf keine Quellen verlinkt. Von daher ist dieser Artikel eigentlich nicht viel mehr als eine Art Wissenschafts-Kaugummi, sorry.
anjaw. 15.03.2018
2. Hoffentlich ein Übersetzungsfehler
Ich habe eben kurz in die im Artikel verlinkte Dokumentation geschaut. Lieber suche ich nach dem englischen Original, denn ich hoffe, dass es nur ein Übersetzungsfehler ist, wenn die deutsche Sprecherin den Mond als "unseren Nachbarplaneten" bezeichnet.
multi_io 16.03.2018
3.
Ich habe auch nie kapiert, wie bei einem "Streifschuss" die wegspritzende Materie in einen zirkulären Orbit gehen soll. Die würde ja bestenfalls in einen elliptischen Orbit katapultiert und im nächsten Umlauf wieder auf die Erde stürzen. Man bräuchte irgendeinen zusätzlichen Impulsübertrag oberhalb der Erdoberfläche, der das Material auf einen Orbit bringt, der nicht die Erdoberfläche schneidet. Bei einer Head-On-Kollision wird diese Problem elegant vermieden: Wenn der ganze Planet zu einer rotierenden Plasmawolke wird, dann kann man sich ganz ohne komische Zusatzannahmen vorstellen, wie 99% davon im Zentrum kondensierten und 1% in einem Klumpen in der Peripherie.
hhaushh 16.03.2018
4. Mir fehlt der Glaube
an die ganzen Kollisionstheorien. Dafür hat die Erde eine viel zu "brave" Bahn um die Sonne.
7eggert 16.03.2018
5.
Die Theorie, daß die Erde zumindest vollständig aufgeschmolzen ist, gibt es schon länger (und ergibt sich aus den Simulationen), und wenn Theia in einem Lagrange-Punkt L4 oder L5 entstanden wäre, würde das eine kaum unterscheidbare Isotopenzusammensetzung nahelegen.
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