Planetarische Apokalypse führte zur Kreation von 'La Luna' Computersimulation beweist: Der Mond ist etliche Millionen Jahre jünger als bisher angenommen

von Dr. Harald Zaun Köln, im Juni 2002

Der Mann im Mond hat gut lachen, sind doch die Bewohner seiner ehemaligen Heimat nach jahrzehntelanger Forschung endlich dahinter gekommen, dass er viel jünger ist als bis dato angenommen. Mittlerweile gilt als gesichert, dass aufgrund einer Kollision der Erde mit einem fremden marsgroßen Planeten der Erdtrabant entstanden ist. Gab es in dieser Hinsicht in der Vergangenheit noch einige Ungereimtheiten, so sind diese nunmehr mithilfe eines hochauflösenden Computermodells scheinbar gelöst worden.

Aus der Sicht unseres Planeten war es der Supergau schlechthin, die totale Apokalypse. Als vor zirka 4,5 Milliarden Jahren ein mächtiger Himmelskörper in der ungefähren Größe des heutigen Mars die Bahn der damals noch sehr jungen Erde kreuzte, kam es zum finalen Crash, zu einer Kollision mit immensen Ausmaßen. Es war eine Katastrophe, die dazu führte, dass die Erde bis in den Kern aufbrach, große Teile ihrer Oberfläche schmolzen und ebenso große Teile ihres Felsmantels ins All geschleudert wurden. Für unsere halbfertige Mutter Erde war dies im höchsten Grade ärgerlich, hatte sie sich doch zuvor mühselig über einen Zeitraum von 30 Millionen Jahren aus Gesteinstrümmern und kleinen Meteoriten zusammengeballt, bis eben besagter marsgroßer Himmelskörper schräg auf ihr prallte und dabei gigantische Mengen von Gestein in ihre Umlaufbahn schleuderte. Peu à peu verdichteten sich die außerhalb ihres Orbits rotierenden Trümmerteile: Mutter Erde entließ den Mond aus ihrem Schoss und setzte einen Begleiter in die Welt, der ihr bis auf den heutigen Tag die Treue hielt.

So oder ähnlich könnte in der Frühzeit des Sonnensystems die Entstehung des Mondes ausgesehen haben. Seit über zehn Jahren findet dieses Modell in der Wissenschaft einhellige Akzeptanz, nicht zuletzt deshalb, da viele chemische, physikalische und astronomische Parameter keinen anderen Schluss zulassen. Dennoch gibt es Stimmen gegen diese Auslegung. So verwiesen einige Wissenschaftler auf den Umstand, dass die Erde in ihrer frühen Entwicklungsphase von zahlreichen eisenhaltigen Asteroiden getroffen wurde. Wäre der Mond bereits damals entstanden, hätte es auch dort zahlreiche Einschläge dieser Art geben müssen. Doch der Mond weist kaum Eisen auf. Darüber hinaus müsste in der frühen Ära ein deutlich größeres Objekt die entstehende Erde gerammt haben; allerdings nicht frontal, ansonsten wäre die Erde höchstwahrscheinlich pulverisiert worden.

Diesen, aber auch anderen Fragen und Vermutungen sind die US-Mondforscher Robin Canup vom Southwest Research Institute (SwRI) in Boulder im US-Bundesstaat Colorado und Erik Asphaug von der University of California in Santa Cruz jetzt im Rahmen einer aufwendigen Computersimulation nachgegangen. Wie die beiden Forscher vor einiger Zeit im britischen Wissenschaftsjournal "Nature" (Bd. 412, S. 708ff.) berichten, ist der Mond wohl doch noch einige Millionen Jahre jünger als bislang angenommen. Die Variante einer späteren Kollision, die ihr dreidimensionales Modell plastisch belegt, berücksichtigt im Gegensatz zu früheren Thesen erstmals auch die Rotation des Erd-Mond-Systems korrekt. Canups und Asphaugs Berechnungen zufolge ist unser Heimatplanet nicht - wie früher unterstellt - in seiner Bildungsphase mit einem Planeten kollidiert. Zum Crash kam es erst, nachdem die Erde bereits 50 bis 70 Millionen felsige Jahre auf ihrem Buckel hatte und ihre „Formierung" weit gehend abgeschlossen war. Canup und Asphaug gehen davon aus, dass die von ihnen generierte virtuelle Katastrophe den bisherigen Nachbildungen überlegen ist. „Frühere Modelle verlegten die Kollision notgedrungen in eine Zeit, als sich die Erde erst halb gebildet hatte, andere benötigten ein größeres Geschoss oder einen zweiten Einschlag. Doch das von uns vorgeschlagene Modell", so Canup, "ist das am wenigsten restriktive Szenario."

Trotz des Booms von astronomischen 3-D-Programmen, mit denen etwa seit geraumer Zeit Schwarze Löcher, Supernovae oder Asteroiden simuliert werden, wurde die Rekonstruktion der Mondentstehung in den letzten Jahren stark vernachlässigt, primär deswegen, weil einfach ein wesentlicher Parameter fehlte: die Eigengravitation herausgesprengter Erdteile. Erst kürzlich konnte dieses Problem mit dem Verfahren der ‚smoothed particle hydrodynamics' (SPH) gelöst werden. Für ihr Computerexperiment haben Robin Canup und Erik Asphaug die virtuelle Erde aus vielen numerischen Einheiten komponiert. Jedem SPH-Partikel ordneten die Forscher die entsprechenden physikalischen Eigenschaften zu, so dass sie interagieren konnten. Ähnlich einem gerasterten Foto, dessen Schärfe von der Zahl der Pixel abhängt, hängt die Qualität des Resultats von der Anzahl der Partikel ab: Je mehr Partikel, desto genauer das Ergebnis. Musste ein Kollege noch im letzten Jahr mit nur 3000 Partikeln vorliebnehmen, die zusammen den jungen Planeten Erde abbildeten, so operierten Canup und Asphaug dagegen mit 20.000 Partikeln, also mit einer entschieden höheren und besseren Auflösung. „Unseren Berechnungen nach spricht alles dafür, dass die Kollision tatsächlich später erfolgte als bisher angenommen, vielleicht 50 oder 70 Millionen Jahre, nachdem die ersten Asteroiden einen Klumpen bildeten", erklärt Canup.

Hierfür spräche auch die Tatsache, dass die Erde zu jener Zeit fast vollkommen ausgeformt war, so der Forscher. Eine Kollision zu diesem Zeitpunkt erkläre die heutigen Kräfteverhältnisse zwischen Erde und Mond genauso wie die Tatsache, dass unser Trabant vergleichsweise arm an Eisen ist.

Links:
http://www.personal.psu.edu/users/j/l/jlb561/robincanup.htmSouthwest Research Institute (SwRI) in Boulder

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