Der Nachbar der Erde? Neue Beweise geben Aufschluss über die Entstehung des Mondes

Eine der am weitesten verbreiteten Hypothesen zur Entstehung des Mondes besagt, dass er nach einer Kollision im frühen Sonnensystem entstanden ist. Diese Kollision soll stattgefunden haben, als die Erde noch jung und teilweise geschmolzen war. In diesem Szenario hätte ein Zusammenstoß mit einem kleineren Objekt große Mengen an Gesteinsmaterial ins All geschleudert. Ein Teil dieser Trümmer blieb durch die Schwerkraft an die Erde gebunden und bildete im Laufe von Tausenden von Jahren den Mond.

Der Körper, von dem man annimmt, dass er mit der Erde kollidiert ist, heißt Theia, ein Protoplanet von der Größe des Mars. Einigen Hypothesen zufolge entstand er in derselben Region des Sonnensystems wie die Erde und geriet aufgrund der chaotischen Gravitationswechselwirkungen jener Zeit auf Kollisionskurs. Als Theia auf die Erde traf, verwandelte die freigesetzte Energie den Planeten, vermischte Materialien beider Körper und brachte unseren natürlichen Satelliten hervor.

Eine neue wissenschaftliche Arbeit beantwortet einige Fragen zu Theia, indem sie die chemische Zusammensetzung von Gesteinen der Erde und des Mondes analysiert. Einige Fragen, die weiterhin offen sind, betreffen ihren Ursprung, ihre chemische Zusammensetzung, ihre Größe und ihre physikalischen Eigenschaften. Dies ist wichtig, da die Kollision mehrere Eigenschaften der Erde geprägt hat, wie beispielsweise ihre Achsenneigung, ihre Rotationsgeschwindigkeit und ihre Klimastabilität.

Entstehung des Mondes

Es gibt mehrere Hypothesen über die Entstehung des Mondes, aber die am meisten akzeptierte ist die Giant-Impact-Hypothese. Dieser Hypothese zufolge entstand der Mond vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, als die frühe Erde mit einem Protoplaneten von der Größe des Mars kollidierte. Der Aufprall war so heftig, dass eine enorme Menge an Gesteinsmaterial in die Erdumlaufbahn geschleudert wurde. Diese Fragmente begannen sich schnell anzusammeln und verfestigten sich schließlich zu dem Körper, den wir heute als Mond kennen.

Die Erklärung durch einen gigantischen Einschlag erklärt mehrere beobachtete Merkmale, wie beispielsweise die ähnliche Zusammensetzung von Mond- und Erdgestein. Außerdem ist die Größe des Mondes für einen so kleinen Planeten wie die Erde ungewöhnlich; er ist im Verhältnis zu unserem Planeten groß. Die Kollision beeinflusste auch die Rotation, Neigung und sogar die Klimaentwicklung der Erde. Bis heute spielt der Mond eine wichtige Rolle für das Klima und Wetter der Erde.

Geheimnisse um Theia

Das Objekt, das vermutlich mit der Erde kollidierte und den Mond entstehen ließ, heißt Theia, ein marsgroßer Protoplanet. Man geht davon aus, dass sich dieses Objekt in derselben Region des Sonnensystems wie die Erde bildete und dass beide aufgrund der chaotischen Umlaufbahnen im frühen Sonnensystem auf Kollisionskurs gerieten. Die Theorie der Theia-Kollision trägt dazu bei, die ähnliche chemische Zusammensetzung von Erde und Mond zu erklären – ein Phänomen, das sich in anderen Entstehungsszenarien nur schwer erklären lässt.

Trotzdem kennen Astronomen weder den genauen Ursprung von Theia noch seine Bestandteile oder seine genaue Größe. Verschiedene Modelle legen unterschiedliche Massen und Zusammensetzungen nahe, und es ist unklar, ob Theia ein gewöhnlicher Himmelskörper im inneren Sonnensystem war oder ob er besondere Eigenschaften aufwies. Diese Details werden erforscht, denn das Verständnis von Theia bedeutet auch, die Entwicklung unseres Planeten und seine Bewohnbarkeit zu verstehen.

Neue Informationen über Theia

Eine kürzlich veröffentlichte Studie hat die Debatte um Theia neu entfacht. In der Studie analysierte das Forschungsteam das Verhältnis verschiedener Eisenisotope in irdischen Gesteinen und Mondproben, die von den Apollo-Missionen zur Erde gebracht wurden. Wie bereits bei Chrom-, Kalzium-, Titan- und Zirkoniumisotopen beobachtet, sind Erde und Mond hinsichtlich dieser Elemente praktisch nicht zu unterscheiden. Dies allein erklärt jedoch nicht viel, und mehrere Modelle könnten ähnliche Ergebnisse liefern.

Um diese Einschränkung zu überwinden, simulierten sie verschiedene mögliche Kombinationen von Größe und Zusammensetzung für Theia und die frühe Erde, die die beobachteten Werte erklären könnten. Die Elemente zeigen, wie sich Material durch Kollisionen im Erdinneren verteilte. Eisen und Molybdän konzentrierten sich im Erdkern und gelangten nur durch Einschläge wie den Theia-Einschlag in den Erdmantel. Dadurch können die Forscher den Ursprung und die Eigenschaften von Theia besser verstehen.

Woher kam es?

Diese Arbeit zeigt, dass Theia wahrscheinlich ein Nachbarplanet der Erde war und im selben inneren Bereich des Sonnensystems entstand. Dies liegt daran, dass im frühen Sonnensystem die Isotope der einzelnen Elemente nicht gleichmäßig verteilt waren. Da Erde und Mond ähnliche Isotopensignaturen aufweisen, ist die überzeugendste Erklärung, dass sowohl die frühe Erde als auch Theia aus ähnlichen Bausteinen entstanden sind, die im inneren Bereich der protoplanetaren Scheibe verfügbar waren.

Darüber hinaus lässt sich die Zusammensetzung der Erde zwar als Mischung bekannter Meteoritentypen erklären, dies trifft jedoch nicht auf Theia zu. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Theia Material enthalten haben könnte, das in keinem bekannten Meteoriten vorkommt. Dies legt nahe, dass Theia sich noch näher an der Sonne bildete als die Erde selbst. Dies bestärkt die Annahme, dass Theia ein lokaler Protoplanet war, der parallel zur Erde wuchs.

Quellenhinweis:

Hopp et al. 2025 The Moon-forming impactor Theia originated from the inner Solar System Science