Neben der Sonne ist der Mond das auffälligste Objekt am Himmel. Dementsprechend viele Mythen hat der Mond auch bisher inspiriert. Aber auch astronomisch gesehen ist der Mond ein extrem wichtiger Himmelskörper. Und seine Entstehungsgeschichte zeigt, dass chaotische Bahnen und Kollisionen von Planeten nicht immer nur schlechte Eigenschaften haben.

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Wie ist der Mond entstanden? Das fragen sich die Menschen schon lange (u.a. auch einige Leser meines alten Blogs – deswegen nun dieser Beitrag). Auf die diversen religiösen und mythologischen “Theorien” möchte ich aber jetzt nicht eingehen. Aber auch seriöse wisssenschaftliche  Theorien gab es im Laufe der Zeit einige. Und die möchte ich hier ein bisschen näher vorstellen.

Abspaltung von der frühen Erde

Der Sohn von Charles Darwin, George Darwin, hat Ende des 19. Jahrhunderts spekuliert, dass die Erde früher sehr viel schneller rotiert hat als heute. Dadurch soll sich ein Teil der Erde abgelöst haben und hat sich zum Mond geformt. Der Pazifik soll die “Narbe” dieser Ablösung darstellen. Auch wenn diese Theorie z.B. die Größe oder die Zusammensetzung des Mondes recht gut erklärt, gibt es doch einige gravierende Probleme. Die Erde hat früher zwar tatsächlich schneller rotiert – aber damit eine Ablösung wie oben beschrieben stattfinden kann, müsste sie sich circa einmal in 2 bis 3 Stunden um ihre eigene Achse drehen! Und so eine hohe Rotationsgeschwindigkeit ist kaum vorstellbar (und es gibt auch keine Hinweise darauf, dass die Erde sich früher so schnell gedreht hat). Auch der Pazifik ist keine “Narbe” – er entstand durch die Plattentektonik. Trotzdem war die Theorie für die damalige Zeit nicht schlecht und galt bis in die vierziger Jahre des letzten Jahrhunderts als Standardtheorie der Mondentstehung. Danach mehrten sich die Kenntnisse über die Rotation der frühen Erde; auch die Apollo-Missionen der USA brachten neue Erkentnisse. Heute hat diese Theorie nur noch historischen Wert.

Die Erde fing sich den Mond

Ein bisschen später (Anfang des zwanzigsten Jahrhunderts) hat Thomas Jefferson Jackson See, ein amerikanischer Astronom, eine neue Theorie vorgeschlagen. Der Mond soll von der Erde “eingefangen” worden sein. Der Mond war demnach ein Planetesimal (das sind quais die “Bausteine” aus denen sich in der Frühzeit des Sonnensystems die Planeten gebildet haben – diejenige, die heute noch übrig sind, bezeichnet man meistens auch als Asteroiden) das anderswo im Sonnensystem entstanden ist. Erde und Mond kamen sich dann nahe – und der Mond wurde durch die Gravitationskraft der Erde eingefangen und bewegte sich fortan um unseren Planeten herum. Dieses Ereignis wäre aber extrem unwahrscheinlich! Ausserdem gibt es noch andere Dinge, die sich mit dieser Theorie nicht erklären lassen – z.B. die Tatsache, das Erde und Mond eine enorm ähnliche isotopische Zusammensetzung aufweisen (d.h. das die chemischen Elementen in den gleichen Varianten sowohl auf der Erde als auch am Mond zu finden sind).

Schwester Mond

Die sg. “Schwesterplaneten-Theorie” wurde 1944 von Carl Friedrich von Weizsäcker aufgestellt (im Prinzip geht sie aber auf Immanuel Kants Kosmogonie zurück). Demnach haben sich Erde und Mond gemeinsam und gleichzeitig aus dem Urnebel gebildet, der die frühe Sonne umgeben hat. Damit lässt sich aber nicht erklären warum der Mond so viel wenig dichter ist als die Erde – man würde erwarten, dass der innere Aufbau beider Himmelskörper weitesgehend identisch ist. Auch bleibt mit dieser Theorie unklar, warum die Mondbahn um 5 Grad gegenüber der Erdbahn geneigt ist.

Öpiks Theorie

Der für die Erforschung der Kleinkörper im Sonnensystem sehr wichtige Astronom Ernst Öpik stellte in den fünziger Jahren des letzten Jahrhunderts eine Theorie auf, die der Schwesterplanetentheorie sehr ähnlich ist: Demnach war die frühe Erde von einem Ringsystem aus eingefangen Gesteinstrümmern umgeben. Da es früher auch enorm viel mehr Asteroideneinschläge auf der Erde gab, war diese sehr heiß. Dadurch verdampfte viel Material – die leichten Elemente wurden vom Sonnenwind weggeblasen; aus den schwereren Elementen bildete sich zusammen mit Material aus dem Ring der Mond. Mit dieser Theorie kann man zwar die chemische Zusammensetzung des Mondes erklären – aber nicht, warum sein Drehimpuls soviel größer ist als der der Erde.

Viele, viele Monde!

In den sechzigern Jahren spekulierte Thomas Gold, dass die Erde früher vielleicht viel mehr Monde gehabt hatte. Für einen Himmelskörper ist es viel einfacher, kleinere Objekte einzufangen als große. Wenn die frühe Erde also früher vielleicht mehrere kleine Himmelskörper als Monde eingefangen hätte, dann hätten die im Laufe der Zeit miteinander kollidieren können und einen großen Mond bilden können. Dann stellt sich aber die Frage, warum nur die Erde so einen großen Mond hat? Warum ist dieser Prozess nicht bei anderen Planeten genauso abgelaufen – beispielsweise bei der Venus die der Erde in Größe und Zusammensetzung sehr ähnlich ist? Auch die chemische Zusammensetzung des Mondes lässt sich mit dieser Theorie nicht wirklich erklären.

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Kommentare (18)

  1. #1 Andylee
    6. Mai 2008

    Sehr interessant!

    Die Entstehung des Mondes wird in der Schule leider völlig unbehandelt belassen.

    Jetzt habe ich allerdings die Frage: warum ist die Erde so rund?

    Wenn sie kollidierte, dann müsste ihr doch ein Teil fehlen, also so abgeplattet sein?

    (ich weis, die erde ist ein oval, aber trotzdem zum. annähernd rund)

    Andylee

  2. #2 florian
    6. Mai 2008

    @Andylee: also wenn die Erde mit einem Marsgroßem Körper kollidiert, dann bleibt nicht viel ganz 😉 Die Erde ist durch diese Kollision quasi nochmal komplett aufgeschmolzen und hat sich dann neu zu einer runden Form gebildet. Ausserdem war das damals bei der Kollision noch nicht die “gleiche” Erde wie heute. Sie hatte erst etwa 90% ihrer heutigen Masse. Die Entstehung der Erde war also noch nicht ganz abgeschlossen – auch nach der Kollision hat sich noch einiges getan und die Erde hatte noch Zeit, so rund zu werden wie sie heute ist.

  3. #3 Fischer
    6. Mai 2008

    Schöner Beitrag.
    Zwei Anmerkungen habe ich allerdings noch: Zum einen ist die Erde selbst heute nicht so fest, dass sie eine andere Form als den bekannten Geoid haben könnte. Zum anderen ist bis heute nicht geklärt, wieso die Isotopensignaturen von Mond und Erde so ähnlich sind. Das dürften sie nämlich nicht sein.

    Es muss während der Mondentstehung eine Phase gegeben haben, während der die gesamte Materie im System intensiv durchmischt wurde, es ist aber schwer einzusehen, wie das zustande kommen sollte. Pahlevan und Stevenson haben vor einer Weile in EPSL eine mögliche Erklärung veröffentlicht, aber die Details sind nach wie vor unklar.

  4. #4 L. Carone
    6. Mai 2008

    @andylee: Die Erde ist selbst heute nicht so fest, wie sich die meisten Leute das vorstellen. Das gesamte Gestein ist “nur” sehr, sehr, sehr zähflüssig. Aber verformen tut sich die gesamte Erde die ganze Zeit. Man muss nur genau genug hinsehen 😉 Du hast selbst gesagt, dass die Erde leicht eingedötscht ist. (Mein Geophysikerprofessur fragte: Ist die Erde eher Ernie oder Bert? Sie ist eher Ernie 😉 Woran liegt das? Das liegt daran, dass die Erde sich aufgrund der Rotation verformt. Einmal alle 24 Stunden wird alles rumgeschleudert und das führt dazu, dass sich zum Äquator hin, wo die Zentrifugalkraft am größten ist, die Erde immer stärker ausbeult. Deswegen die ovale Form.

    @Fischer: Da muss ich aber einiges einwenden. Beim Mond gibt es zwei Dinge zu berücksichtigen, wie auch Florian schrieb.
    1. Das Isotopenverhältnis des Mondgestein an der Oberfläche enstpricht dem Isotopenverhältnis des Oberflächengesteins auf der Erde.
    2. Gleichzeitig aber ist der Mond weniger dicht als die Erde, d.h. dem Mond fehlen die schweren Elemente, welche die Erde in ihrem Erdkern enthält.

    Der Mond ist also keinesfalls aus exakt der gleichen Materie entstanden wie die Erde. Es sieht vielmehr so aus, als ob “irgendetwas” die äußeren leichten Gesteinsschichten der Erde abgetragen und daraus den Mond geformt hat. Und das ist ein ziemlich eindeutiger Hinweis auf eine streifende Kollision, bei der der Erdkern mit den ganzen schweren Elementen unangetastet blieb, aber die gesamte Erdaußenhülle sich mit dem Material des kollidierenden Körpers (wird in der Literatur oft Nemesis genannt) vermischt hat und aus einem Teil davon der Mond entstand und der andere Teil davon wieder eine neue Außenhülle der Erde bildete.

    Im Übrigen gibt es noch ein weiteres Problem, dass die Kollisionstheorie löst, welche keine andere Theorie bisher erklären konnte. Wo kommt der Drehimpuls des Mondes her? Es gibt so etwas wie Drehimpulserhaltung und das heißt, dass Drehung nicht einfach aus dem Nichts entstehen kann. Genausowenig wie Energie. Hier auf der Erde “borgen” wir uns jedes Mal Drehung von der Erde. Da die Erde aber sehr viel davon hat, merkt man davon nichts.

    Die Kollisionstheorie ist derzeit das Beste, das wir als Erklärung haben und wo alle großen physikalischen Rahmenbedingungen stimmen. Jetzt geht es “nur” noch darum festzustellen, was damals im Detail passierte.

  5. #5 florian
    6. Mai 2008

    @Ludmila: Danke für deine Erklärungen zur Chemie/Geologie – das ist ja nicht wirklich mein Spezialgebiet 😉

    Und kaum schreib ich so einen Artikel gibt es auch schon neue Erkentnisse: Neue Modellrechnungen zeigen, dass es nach der Kollision zunächst vielleicht mehrere Monde gegeben hat – mal schauen, vielleicht schaff ich heute noch ein kurzes Update zu diesen Infos.

  6. #6 Dietrich Fuchs
    28. Oktober 2008

    Die Kollisionstheorie führt zunächst zu Umfangs- und Radialgeschwindigkeitskomponenten, welche nicht zu Kreisbahnen um die Erde passen!
    Die abgeschleuderte Materie hätte also wieder auf die Erde stürzen müssen, oder – bei entsprechend hohen Geschwindigkeiten – die Erde verlassen müssen, nie aber hätte dies direkt zu einer oder mehreren Umlafbahnen führen können.
    Eine Erklärung für diesen Widerspruch könnte die enorme Erhitzung und Verdampfung von Materie ergeben: Eine Heißgasatmosphäre hätte von der noch schnell rotierenden Erde beschleunigt werden können und nach Erreichen einer Umlaufgeschwindigkeit oberhalb der Roche-Grenze durch Erkalten der Materie-Dämpfe zu Massekonzentrationen in einem Materiering und zuguterletzt zu Monden bzw. zum Mond führen können. Der weitere Anstieg des Mondes über den Energieaustausch der Gezeitenkräfte wäre dann plausibel!

  7. #7 laber
    10. Oktober 2009

    wenig glaubwürdig, diese theorie. hoffentlich gibt es bald eine besser 😀
    die geologischen untersuchungen der erde sind ja auch nicht so berauschend. viel weiß man ja nicht, was da im kern so vor sich geht. und was so alles im mond steckt, steht auch noch in den sternen.

  8. #8 Florian Freistetter
    10. Oktober 2009

    @laber: “wenig glaubwürdig, diese theorie.”

    Gibts dafür auch Gründe?

  9. #9 Fuchs, Dr. Dietrich
    14. Oktober 2009

    Ein Streifschuss der Ur-Erde durch eine Theia kann nur zu ganz schlanken Ellipsenbahnen von Gesteinsbrocken, Verflüssigungen und Verdampfungen geführt haben, keinesfalls aber zu Quasi-Kreisbahnen um die Erde! Der Drehimpuls des Mondes und zuvor eines Ringes um die Erde muss demnach anders entstanden sein:
    Es ist vorstellbar, dass eine infolge der Kollision hochreichende und damit dichte Gasatmosphäre zunächst kaum einen Drehimpuls aufwies, dagegen der kollidierte Kern einen hohen. Damit wäre eine Reibungsübertragung von der Erde auf den langsam kondensierenden Gasmantel mit anschließender Erkaltung und Sammelung in einem Ring vorstellbar gewesen. Eine Konzentration in einem Mond wäre danach vorstellbar.
    Die gebundene Rotation spräche auch für eine Entstehung aus einem Ring. Ob es auf dem Mond nach der Ringphase noch einen flüssigen Zustand gegeben hat, mit dem Gezeitenkräfte zur Abbremsung einer Rotation hätten stattfinden können, erscheint dagegen fraglich zu sein. Auch ist ein völliger Rotationsstopp infolge der Gezeiten eher unwahrscheinlich.
    Die Abweichung der Mondbahn von der Äquatorebene könnte auch durch spätere Kollisionen des Mondes mit Asteroiden oder Asterioiden-Streifschüssen auf der Erde aus deutlich von der Äquatorebene abweichender Richtung begründet werden.

  10. #10 Dieter Bremer
    28. Januar 2010

    Zitat:

    Donnerstag, 28. Januar 2010
    Neue Theorie zur Entstehung des Mondes – hatte Darwin doch zumindest ansatzweise Recht?

    Schematische Darstellung einer geonuklearen Reaktion an der Grenze zwischen Erdkern und Erdmantel (hier durch eine rote Linie verdeutlicht) | Copyright: grenzwissenschaft-aktuell.de

    [–> Skizze siehe Originalbeitrag, DB]

    Amsterdam/ Niederlande – Wie entstand der Mond? Eine Frage, die seit Jahrhunderten Wissenschaftler beschäftigt. Aktuell gilt die Vorstellung eines Zusammenstoßes der jungen Erde mit einem etwa marsgroßen Himmelskörper als vermeintlich plausibelste Erklärung, nach der die bei diesem Ereignis entstandenen Materiemengen von der Erde weggeschleudert und im heutigen Mondorbit eingefangen wurden. Zwei niederländische Wissenschaftler treten nun an, diese Vorstellung ein weiteres Mal zu widerlegen und präsentieren ein eigenes Modell.

    Laut Professor Rob de Meijer von der “University of the Western Cape” und dem “The Earth AntineutRino TomograpHy (EARTH)”-Projekt und Dr. Wim van Westrenen von der “Vrije Universiteit Amsterdam”, zeigen neueste Untersuchungen von Mond-Proben einen hohen Grad an Übereinstimmungen zwischen den elementaren und isotopischen Zusammensetzungen mit Proben aus dem Erdmantel.

    Diese Übereinstimmung, wie sie sich sowohl anhand von leichten als auch schweren Elementen und deren Isotopen nachweisen lasse, sei nur schwer mit der derzeit von den meisten Wissenschaftlern favorisierten Kollisionstheorie zu vereinbaren, erklären die Forscher in einem zur Veröffentlichung eingereichten Artikel.

    “Stattdessen schlagen wir eine alternative Erklärung für die Übereinstimmung in der Zusammensetzung der Proben von Mond und Erde vor, nach welcher der Erdtrabant durch einen Ausstoß irdischen Materials aus dem Erdmantel geformt wurde. Dieser Ausstoß wurde von einer nuklearen Reaktion (Georeaktor) innerhalb der Grenzschicht zwischen Erdkern und Erdmantel ausgelöst”, so die Wissenschaftler.

    Die bei einem solchen Ereignis erzeugte Energie liefere jene Energie, wie sie in der bereits von George Howard Darwin 1879 dargelegten Abspaltungstheorie, nach der sich die Materiemasse des heutigen Mondes in der Frühphase der Erde durch deren stärke Rotation aus der Erde selbst gelöst haben soll, bislang fehlte. “Unsere Hypothese erklärt die Übereinstimmungen in den isotopischen Zusammensetzungen zwischen Erde und Mond sowohl für die leichteren Elemente wie Sauerstoff, Silizium und Kalium, als auch für die schweren wie Chrom, Neodym und Wolfram”, so die Forscher.

    Zitat Ende

    Quelle: http://grenzwissenschaft-aktuell.blogspo…des-mondes.html

    Dies entspricht genau der Theorie der Mondentstehung, wie ich Sie in der Diskussion mit Fr. Freistetter hier und in einem anderen Thread vertreten habe. Lediglich, dass ich eine Materie-Antomaterie-Verschmelzung infolge einer durch Astronautengötter ausgelösten Katastrophe statt einem Georeaktor sehe. Eine Vielzahl von Überlieferunegn zur Mondentstehung und zur damit in kausalem Zusammenhang stehenden Tageszeitverlängerung weisen darauf hin.

  11. #11 Bullet
    28. Januar 2010

    Juhu. Danke, Dieter B.
    Jetzt kann ich wieder sagen, daß es zwei Threads gibt, in denen gebremert wird.

    Aber mal ohne Quatsch: es gibt keine “Materie-Antimaterie-Verschmelzung”. Im Ernst, Herr B. : nimm dich ein bissl zusammen und schreib nicht immer solche einen Müll, der in einer halben Sekunde widerlegt werden kann. Kontroverse Thesen – schön und gut. Aber DAS ist echt eine Sechs. Das darf jemandem, der von sich behauptet, so firm in Physik zu sein, daß er es sich leisten kann, die Standardthesen der Planetologie in den Müll zu werfen, um sie durch … öh,… neue zu ersetzen, nicht passieren.

  12. #12 Oliver Debus
    28. Januar 2010

    @ Bremer

    “Materie-Antomaterie-Verschmelzung”

    Watt isn datt??

  13. #13 Oliver Debus
    28. Januar 2010

    Toll Herr Bremer, ganz toll.
    Sie geben einen Link an, der nicht funktioniert. Super Leistung.
    Außerdem, was ist Materie-Antimaterie-Verschmelzung? Davon habe ich noch nie gehört.

  14. #14 JV
    28. Januar 2010

    Und was sind Astronautengötter?

  15. #15 Oliver Debus
    28. Januar 2010

    Ich glaube der Bremer will keine Fragen beantworten. Denn um Fragen zu beantworten müßte man sich mit den Fragen auseinander setzen und das könnte zu unerwünschten Ergebnissen führen. Daher liebe wegducken und Frage ignorieren.

    Schade, dass macht die These nicht glaubwürdiger.

  16. #16 Stefan
    28. Januar 2010

    @Florian: Diese oben erwähnte Mondentstehungs-Hypothese ist jetzt auch neu auf dem arxiv: “An alternative hypothesis for the origin of the Moon” von R.J. de Meijer und W. van Westrenen, arXiv:1001.4243v1:

    We propose an alternative explanation for the compositional correspondence, namely that the Moon was formed from the ejection of terrestrial mantle material in a heat-propelled jet, triggered by a run-away natural georeactor at Earth core-mantle boundary. The energy produced by the run-away reactor supplies the missing energy term in the fission hypothesis for lunar formation first proposed by Darwin (1879). Our hypothesis straightforwardly explains the identical isotopic composition of Earth and Moon for both lighter (oxygen, silicon, potassium) and heavier (chromium, neodymium and tungsten) elements.

    ich kann mir ehrlich gesagt nicht recht vorstellen, dass ein Georeaktor soviel Energie freisetzen kann, hab aber das Paper nicht gelesen. Hast Du von der Geschichte schon mal was gehört? Ist an der Hypothese irgendwas dran?

  17. #17 Florian Freistetter
    28. Januar 2010

    @Stefan: Ja, das paper hab ich auch letztens entdeckt. Ich wollt mir das auch nochmal genauer anschauen. Aber von den natürlichen Reaktoren hab ich auch wenig Ahnung…

  18. #18 andreas
    10. Februar 2011

    laber·
    10.10.09 · 15:47 Uhr

    wenig glaubwürdig, diese theorie. hoffentlich gibt es bald eine besser 😀
    die geologischen untersuchungen der erde sind ja auch nicht so berauschend. viel weiß man ja nicht, was da im kern so vor sich geht. und was so alles im mond steckt, steht auch noch in den sternen.

    Florian Freistetter·
    10.10.09 · 16:16 Uhr

    @laber: “wenig glaubwürdig, diese theorie.”

    Gibts dafür auch Gründe?

    @ Florian
    Klar gibts die :
    @ laber-heini
    Bei euch, ihr Herrn, kann man das Wesen Gewöhnlich aus dem Namen lesen…..