Der Mond könnte bereits wenige Stunden nach der Kollision, bei der er entstanden ist, fast vollständig erschienen sein.
Der Ursprung unseres Satelliten wird gewöhnlich mit einem Zusammenstoß am Anfang der Geschichte des Sonnensystems in Verbindung gebracht. Ein Planet von der Größe des Mars, Theia genannt, soll mit der jungen Erde kollidiert sein. Im klassischen Szenario schleudert die Kollision große Mengen Gestein um unseren Planeten. Diese Trümmer sammeln sich anschließend allmählich und bilden den Mond.
Die Kollision von Theia und der jungen Erde
Bildnachweis: Hernán Cañellas
Eine neue Studie zeigt jedoch, dass ein Detail das Ergebnis grundlegend verändern kann: die Widerstandsfähigkeit der Gesteine. In älteren Simulationen wurden die beiden Himmelskörper häufig als Materialien behandelt, die sich beim Zusammenstoß sehr leicht verformen können. Die freigesetzte Energie schien so groß zu sein, dass die Festigkeit der Materialien vernachlässigbar erschien.
Forschende des Southwest Research Institute und der University of Arizona haben diese Simulationen wiederholt und den Gesteinen realistischere Eigenschaften verliehen. Ihre Widerstandsfähigkeit hängt insbesondere von ihrer Temperatur ab. Sehr heißes Gestein verformt sich leichter als kühleres Gestein, was die Reaktion Theias während der Kollision verändert.
Das Ergebnis ist spektakulär. Unter bestimmten Bedingungen, die bereits in historischen Modellen verwendet wurden, bleibt etwa fünf Stunden nach dem Einschlag ein Körper von der Größe des Mondes bestehen. Die Berechnungen zeigen somit, dass ein solches Szenario physikalisch möglich ist.
Die Temperatur spielt dabei eine entscheidende Rolle. Wenn die frühe Erde und Theia sehr heiß sind, widerstehen ihre Materialien dem Zusammenstoß weniger. Theia kann dann weitgehend zerstört werden und einen großen Trümmer ring speisen. Sind beide Körper kühler und widerstandsfähiger, kann eine große Masse zusammenbleiben und direkt zu einem Satelliten werden.
Dieser Unterschied könnte auch Hinweise auf den Zeitpunkt der Kollision liefern. Junge Planeten beginnen ihre Existenz sehr heiß und kühlen anschließend im Laufe der Zeit ab. Falls die heutigen Eigenschaften des Mondes eines Tages klären können, welches Szenario am besten zu seiner Entstehung passt, könnten sie somit helfen, den Zeitpunkt des Einschlags genauer zu bestimmen.
Eine Schwierigkeit bleibt bestehen: Erde und Mond besitzen auffallend ähnliche Zusammensetzungen. Die neuen Simulationen lösen diese Frage nicht. Eine Möglichkeit besteht darin, dass sich Theia und die Erde in derselben Region der Materiescheibe um die junge Sonne gebildet haben und bereits vor ihrer Begegnung aus ziemlich ähnlichen Materialien bestanden.
Die Forschenden können diese schnellen Szenarien nun mit weiteren Hinweisen vergleichen, die in den Mondgesteinen erhalten geblieben sind. Die Menge an Stoffen, die bei starker Erhitzung leicht verdampfen, könnte insbesondere Spuren der Bedingungen während des Einschlags bewahren. Diese Messungen werden zeigen, ob ein weitgehend intakt gebliebener Mond mit den Erkenntnissen vereinbar ist, die die Mondmissionen zur Erde übermittelt haben.