Es gibt ein Problem mit dem Mond: Niemand weiß wirklich, wie er sich gebildet hat, und die populärste Theorie - bekannt als Riesenaufprallhypothese - scheint nicht mit modernen Beobachtungen der chemischen Zusammensetzung des Mondes übereinzustimmen.
In einer neuen Studie, die am 29. April in der Zeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht wurde, versucht ein Forscherteam aus Japan und den USA, dieses Mondparadoxon zu lösen, indem es der Mischung einen Ozean aus Magma hinzufügt.
Die neue Studie beginnt mit der Standardversion der Riesenaufprallhypothese, die ungefähr so lautet: Es war einmal vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, als das Sonnensystem noch voller Babyplaneten war, ein abtrünniger Stein von etwa der Größe des Mars bog in der Nähe der Venus falsch ab und schlug frontal in die sich noch bildende Erde ein. Die zerbrochenen Überreste dieses fremden Planetoiden, zusammen mit einigen Brocken zerbrochener Materie, die von der Erde zersplitterten, verschmolzen in der Umlaufbahn um unseren Planeten und wurden schließlich zu dem runden, pockennarbigen Mond, den wir kennen und lieben, so die Theorie.
Computersimulationen dieses uralten Aufpralls legen nahe, dass, wenn der Mond tatsächlich so entstanden wäre, der größte Teil des Materials, aus dem der Mond besteht, von dem Planeten stammen müsste, der auf die Erde abgestürzt ist. Neuere Studien über Mondfelsen erzählen jedoch eine andere Geschichte. Immer mehr Forscher stellen fest, dass die chemische Zusammensetzung von Erde und Mond nahezu identisch ist. Wie kann der Mond dann gleichzeitig aus größtenteils Erde und größtenteils Nicht-Erde bestehen? Etwas muss geben.
Die Autoren der neuen Studie versuchen, dieses Paradoxon zu lösen, indem sie den Zeitpunkt des großen Aufpralls auf etwa 50 Millionen Jahre nach der Entstehung der Sonne (gegen das frühere Ende des normalerweise geschätzten Fensters) einstellen, wenn die junge Erde möglicherweise von bedeckt ist ein Meer aus Magma bis zu einer Tiefe von 1.500 Kilometern. In einer Reihe von Computersimulationen warfen die Forscher einen felsigen Protoplaneten in diese von Magma durchtränkte Erde und beobachteten dann, wie das geschmolzene Meer in einem riesigen "Arm" aus Magma in den Weltraum spritzte.
Das getroffene Magma erreichte signifikant höhere Temperaturen als das felsige Material des Planetoids, wodurch sich das Volumen des Magmaspritzens vergrößerte, wenn es in den Weltraum sprang. Zuerst, so schrieben die Forscher, folgte der Magmaspritzer den zerbrochenen Teilen des Protoplaneten um die Erdumlaufbahn, überholte sie jedoch schnell. Während der größte Teil des Protoplaneten-Impaktors schließlich in den heißen Ozean der Erde zurückfiel, blieb die riesige Wolke geschmolzenen Materials in der Umlaufbahn und verschmolz schließlich zu einem Mond. Diese Simulationen führten zu einem Mond mit einem viel höheren Anteil an Material aus der Erde als in früheren Studien festgestellt wurde.
"In unserem Modell bestehen etwa 80% des Mondes aus Proto-Erde-Materialien", sagte der Co-Autor der Studie, Shun-ichiro Karato, Geophysiker an der Yale University, in einer Erklärung. "Bei den meisten Vorgängermodellen bestehen etwa 80% des Mondes aus dem Impaktor. Dies ist ein großer Unterschied."
Laut den Autoren der Studie zeigt die Magma-Ozean-Hypothese, dass die erdähnliche chemische Zusammensetzung des Mondes mit der Riesenaufpralltheorie kompatibel sein könnte. Es ist immer noch keine vollständige Antwort auf die Entstehung des Mondes, aber es vereint die vorherrschende Theorie mit den tatsächlichen Beobachtungen ein wenig ordentlicher.
