Mond - Entstehung 

Die Entstehung des Mondes

Bild vergrößernEntstehung des Mondes (Animation)
©RedShift Sternenkunde
Der Mond verdankt seinen Ursprung vermutlich einer riesigen Katastrophe. Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren stieß die Ur-Erde mit einem marsgroßen anderen Planeten zusammen. Durch die Wucht des Aufschlags wurden die Oberflächen beider Körper zertrümmert, verdampft und in den Weltraum geschleudert. Ein Teil davon sammelte sich in einer Erdumlaufbahn und klumpte recht schnell zu einem neuen Körper, dem Erdmond, zusammen.

Bild vergrößernNach dem Zusammenprall zweier Protoplaneten
©The Grape Project

Verglichen mit den anderen Planeten hat die Erde einen recht großen massereichen Mond mit etwa einem achtzigstel der Erdmasse. Manche Wissenschaftler sprechen deshalb auch von dem "Doppelplanet Erde-Mond". Die Entstehung des Erdmondes blieb lange Zeit ein Rätsel. Mehrere Theorien wurden vorgeschlagen, keine von ihnen konnte aber gleichzeitig die dynamischen und chemischen Eigenschaften des Erde-Mond-Systems erklären. Mit der vor wenigen Jahren entwickelten Aufprall-Theorie zeichnet sich nun eine Lösung des Rätsels ab.

Bild vergrößern20 Stunden später
©The Grape Project

Fast am Ende der Akkretionsphase der Erde stieß die Proto-Erde mit einem anderen Planeten von etwa Marsgröße und einer Geschwindigkeit von etwa 30.000 Stundenkilometern zusammen. Der Aufprallwinkel war dabei derart "günstig", dass nur die äußeren Schichten der Erde quasi abgehobelt wurden. Durch den streifenden Einschlag bildete sich auf der Erdoberfläche eine gigantische Stoßwelle, die Material in den Weltraum katapultierte. Die Oberfläche der Erde wurde dabei so stark aufgeheizt, dass das Gestein zu kochen begann und verdampfte. Man nimmt an, dass der Aufprall zu einer Zeit erfolgte, als die Proto-Erde höchstens 90 Prozent ihrer derzeitigen Masse und somit eine geringere Schwerkraft hatte.

Bild vergrößernNach 20 Tagen
©The Grape Project

Ein Ring aus Wolken verdampften Gesteins vermischt mit festen Brocken umgab nun die Proto-Erde. Nach und nach kondensierten aus diesen Überresten mehrere größere, glühende Klumpen aus geschmolzenem Material, die sich schließlich zu einem einzigen großen Mond vereinigten. Nach diesem Aufprall hatte sich die Struktur der Proto-Erde grundlegend gewandelt. Etwa 60 bis 70 Prozent der ursprünglichen Erdkruste waren in den Weltraum gesprengt worden, die nun in Form einer großen glühenden Kugel die Erde umkreiste. Auch die glut-flüssige Erde selbst nahm auf Grund der Eigenschwerkraft sehr rasch wieder Kugelgestalt an, so dass alle Spuren der Katastrophe verwischt wurden.

Der Abstand des Mondes betrug anfangs wahrscheinlich nur ein Zehntel der gegenwärtigen Distanz. Die Gezeitenkraft war somit etwa 1.000-mal stärker als heute. Auf der Erde durchliefen riesige Flutwellen von über einem Kilometer Höhe die neugebildeten Ozeane aus kondensiertem Wasserdampf. Die sich wieder verfestigende restliche Erdkruste hob und senkte sich im Gezeitenrhythmus um mehrere zehn Meter. Durch die noch viel stärkere Gezeitenwirkung der Erde auf den Mond wurde dieser regelrecht durchgewalkt und dadurch aufgeheizt.

Die enorme Gezeitenreibung bremste die Eigendrehung vor allem des Mondes aber auch die der Erde ab. Die Rotationsenergie wurde dabei vor allem in innere Wärme von Mond und Erde umgewandelt. Gleichzeitig vergrößerte sich deren gegenseitiger Abstand und die Gezeitenkraft ließ allmählich nach. Dadurch konnte sich nun die Erdoberfläche langsam stabilisieren während der Mond abzukühlen begann und eine zunehmend dicker werdende Kruste bildete.

Bild vergrößernTopographie des Nördlinger Ries
©PASSC

Bis vor etwa 3,9 Milliarden Jahren stürzten weiterhin Meteoriten und Asteroiden auf die Erde und den Mond ein. Auf der Erdoberfläche sind kaum noch Spuren aus dieser Zeit vorhanden, da Plattentektonik und Erosion die Erdkruste fortwährend umwälzen. Auf dem Mond jedoch wurden diese Narben konserviert. Aus dieser Zeit stammen die heute noch sichtbaren großen Einschlagkrater und die meisten der Hochlandkrater.

Bild vergrößernKrater Hilbert & Kondratyuk
©NASA
»Apollo 15

Beim Aufprall des kleineren Proto-Planeten auf der Erde wurde dessen schwerer Kern verdampft und von der flüssigen Erde verschluckt. Der heutige große Erdkern enthält deshalb auch Anteile vom Kern dieses Kollisionspartners. Ausgangsmaterial für den Mond war das eisenarme Krusten- und Mantelgestein der beiden Proto-Planeten. Dennoch hat der Mond vermutlich einen Eisen/Schwefel-Kern von etwa 350 km Durchmesser. Dieses Material hat der Mond möglicherweise erst durch die späteren Meteoriten- und Asteroideneinschläge aufgesammelt.

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22.02.2015

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Autor dieses Artikels:  Prof. Dr. Bruno Deiss

In Zusammenarbeit mit dem Physikalischen Verein, Frankfurt a.M.
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