Ein Team von Wissenschaftlern des Southwest Research Institute (SwRI) und der Universität Arizona hat kürzlich in der internationalen Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters eine neue Studie veröffentlicht, die darauf hinweist, dass der Entstehungsprozess des Mondes möglicherweise viel schneller war als der Prozess, durch den das Leben auf der Erde entstand. Laut der Studie könnte der Mond nach der Kollision der Erde mit einem marsgroßen Protoplaneten namens „Theia“ in nur 5 Stunden direkt geformt worden sein, was die gängige wissenschaftliche Auffassung über die Entstehung des Mondes herausfordert.
Seit langem geht die Wissenschaftsgemeinschaft davon aus, dass vor etwa 4,5 Milliarden Jahren ein marsgroßer Himmelskörper namens „Theia“ die primitive Erde heftig traf, wobei eine große Menge an Trümmern in den Weltraum geschleudert wurde, die sich dann langsam in einer Umlaufbahn um die Erde sammelten und schließlich den heutigen Mond bildeten. Obwohl diese „Große-Kollision-Hypothese“ weit verbreitet akzeptiert wird, steht sie vor einem kniffligen Problem: Die isotopische Zusammensetzung des Mondes ist der der Erde verblüffend ähnlich, während das langsame Akkumulationsmodell besagt, dass der Mond aus einer Vielzahl von „Theia“-Trümmern bestehen sollte, deren Zusammensetzung sich deutlich von der der Erde unterscheiden müsste.
Deutliche Verkürzung des Zeitrahmens für die Mondentstehung
Das Forschungsteam nutzte Supercomputer für hochauflösende Simulationen und berücksichtigte erstmals die innere Temperaturstruktur und Materialstärke des kollidierenden Körpers in ihrem Berechnungsmodell. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass der Entstehungsprozess des Mondes extrem temperaturempfindlich ist: Wenn die Erde und „Theia“ vor der Kollision eine ähnliche innere Temperaturstruktur aufwiesen, wären die Folgen der Kollision ganz anders gewesen. Das bedeutet, dass der Mond in der Hochtemperaturphase der Kollision, die zu einer vollständigen Mischung führte, innerhalb von etwa 5 Stunden zu einem vollständig entwickelten, relativ unabhängigen Protomond kondensieren könnte.
Die erste Autorin der Studie, Dr. Adrienne Danton, Postdoktorandin am Southwest Research Institute, erklärte: „Wir haben festgestellt, dass die geologischen Merkmale des marsgroßen Protomonds (Theia) entscheidend sind. Wenn man die Erde und den Mond als geologisch charakterisierte Kollisionsteilchen simuliert, verändert das den Mechanismus, durch den der Mond bei der Kollision entsteht.“ Sie fügte hinzu: „Als ich die gleichen Parameter wie bei der ursprünglichen Kollisionsmodellierung verwendete, einschließlich der gleichen Temperaturstruktur in beiden Körpern, erschien innerhalb von etwa fünf Stunden ein vollständiger Mond.“
Wenn diese Entdeckung weiter verifiziert wird, könnte sie die Zeitachse der Mondentwicklung grundlegend umschreiben. Traditionelle Theorien gehen davon aus, dass die Mondbildung Millionen von Jahren dauerte, während das neue Modell diesen Prozess auf weniger als einen Tag komprimiert. Danton sagte: „Der Mond könnte an einem Nachmittag entstanden sein.“ Frühere Studien betrachteten die kollidierenden Körper oft als „Fluidkugeln“ und ignorierten die Festigkeitseigenschaften von Gestein, während das neue Modell sowohl die Materialstärke als auch die Temperatur berücksichtigt und ein vollständigeres physikalisches Bild der Entstehung des Erde-Mond-Systems bietet.
Die Studie weist auch darauf hin, dass die hohe Ähnlichkeit der Zusammensetzung von Erde und Mond möglicherweise darauf zurückzuführen ist, dass Theia und die primitive Erde im selben Bereich der Protoplanetenscheibe entstanden sind und nicht in weit voneinander entfernten Regionen. Danton erklärte das Problem der Mondzusammensetzung: „Das bietet neue Hinweise zur Erklärung des Rätsels um die Herkunft des Mondes.“ Sie merkte auch an, dass diese Entdeckung hilft, die Unterschiede in der Gehalt und Zusammensetzung von flüchtigen Bestandteilen zwischen Mond und Erde zu erklären.