Der Mond sieht nicht nur schön aus, inspiriert die Romantiker und verursacht Ebbe und Flut – es gibt gute Gründe, die dafür sprechen, dass es ohne Mond überhaupt keine Menschen auf der Erde gäbe!


Nachdem ich im ersten Teil der Serie über den Mond schon über dessen Entstehung geschrieben und im zweiten Teil die Gezeitenkraft erklärt habe möchte ich diesmal auf einen weiteren sehr wichtigen Aspekt eingehen: den Einfluß des Mondes auf die Neigung der Erdachse.

Die Jahreszeiten

Die Erdachse (um die sich die Erde einmal am Tag dreht) ist gegenüber ihrer Bahnebene um 66.5 Grad geneigt. Der Winkel zwischen Äquator und der Bahnebene beträgt also 23.5 Grad. Dieser Winkel wird normalerweise als Erdneigung bezeichnet und ist der Grund dafür, dass wir auf der Erde Jahreszeiten erleben können. Wäre die Erdneigung gleich null, dann gäbe es keine Jahreszeiten – an jedem Ort der Erde wäre die Temperatur mehr oder weniger konstant.  Dadurch dass die Achse aber geneigt ist, treffen die Strahlen im Laufe des Jahres in unterschiedlichen Winkeln auf die Erdoberfläche und dementsprechend ändert sich die Temperatur:

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Die Erdneigung war im Laufe der Erdgeschichte größtenteils konstant. Aber warum? Und was würde passieren, wenn sich das mal ändern sollte?

Der Einfluss des Mondes
 

Jacques Laskar (über dessen Arbeit ich hier schon geschrieben habe) und seine Kollegen haben untersucht, wie sich die Erdneigung im Laufe der Zeit verändert. Im Prinzip kann man sich das ganze so vorstellen wie einen großen Kreisel. Die Erde ist aber wegen ihrer Rotation um den Äquator herum ein bisschen verdickt. Und an dieser Ausbuchtung “ziehen” die anderen Himmelskörper mit ihrer Gravitationskraft. Die Stärke dieser Kraft hängt dabei von der Masse und der Bewegung der Planeten ab. Und wie ich früher schon geschrieben habe, ist die Bewegung der Planeten prinzipiell nicht vorhersagbar bzw. kann sogar chaotisch verlaufen. Es ist also a priori nicht zu erwarten, dass die gesammelte Kraft, die alle Himmelskörper auf die Erdneigung ausüben, immer gleich ist.

Aber: der Mond ist im Vergleich zur Erde sehr groß und er ist sehr nah! Sein gravitativer Einfluss auf die Erdneigung ist daher viel stärker als der der anderen Planeten. Der Mond wirkt daher wie ein Anker, der dafür sorgt, dass die Erdneigung mehr oder weniger konstant bleibt. Laskars Arbeiten zeigten, dass sich die Erdneigung im Laufe der Zeit nur um etwa 1.3 Grad ändert.
Dann wurde die Simulation nochmal durchgeführt, diesmal ohne den Einfluss des Mondes. Und die Ergebnisse waren spektakulär: die Änderung der Erdneigung war plötzlich höchst chaotisch und schwankte zwischen 0 und 84 Grad! Für das Klima auf der Erde wären solche Schwankungen natürlich fatal: Zeiten mit extremen Temperaturschwankungen würden sich mit Zeiten mit fast keinen Schwankungen abwechseln und es wäre fraglich, ob Ökosysteme überhaupt lang genug stabil blieben, um höheres Leben hervorzubringen! (Wie genau sich das Klima von der Sonneneinstrahlung abhängt kann man vermutlich in Zukunft bei primaklima nachlesen)

Wie sich so eine Achsenschwankung auswirken kann, lässt sich vielleicht bei unserem Nachbarplaneten beobachten. Mars ist der Erde in vielen Dingen sehr ähnlich; seine Neigung beträgt 25 Grad; ist also nur ein bisschen größer als die der Erde. Mars hat allerdings nur 2 sehr kleine “Monde” (die vermutlich nur eingefangene Asteroiden sind) die bei weitem nicht genügend Kraft ausüben können um die Marsachse zu stabilisieren. Entsprechende Simulationen zeigen auch, dass die Marsachse langfristig gesehen genauso chaotisch schwankt wie es die Erdachse ohne den Einfluss des Mondes tun würde. Und tatsächlich scheinen die Ergebnisse der diversen Missionen zum Mars zu bestätigen, dass der Planet in der Vergangenheit gröberen Klimaschwankungen unterworfen war und dass je nach der aktuellen Temperatur flüssiges Wasser auf der Marsoberfläche vorhanden war oder nicht.

Konsequenzen für die Habitabilität von Exoplaneten

Es ist also mehr als wahrscheinlich, dass wir unsere Existenz dem Vorhandesein des Mondes zu verdanken haben. Das hat aber auch weitreichende Konsequenzen für die Suche nach außerirdischen Leben. Mittlerweile ist man sich fast schon sicher, dass viele erdähnliche Planeten um andere Sterne kreisen. Sogar heute hat man schon ein paar Kandidaten (z.B. im System Gliese 581) gefunden und zukünftige Weltraummissionen werden in den nächsten Jahre vermutlich viele weitere liefern. Von daher sind die Voraussetzungen für die Existenz von extraterrestrischem Leben also recht gut. Wenn aber wirklich ein großer Mond zur Stabilisierung der Planetenachse und des Klimas nötig ist um höheres Leben hervorzubringen, dann könnte die Erde und wir Menschen wirklich etwas seltenes und außergewöhnliches sein! Denn wie ich im ersten Teil der Serie schon erklärt habe, verdanken wir die Entstehung des Mondes genaugenommen dem Zufall. In der Frühzeit des Sonnensystems, als die Planeten gerade entstanden ist die Protoerde mit einem anderen Protoplaneten kollidiert. Aus den Bruckstücken dieser Kollision bildete sich der Mond. Das das wirklich ein singuläres Ereignis war, erkennt man auch daran, dass Merkur und Venus keinen Mond haben; Mars nur 2 eingefangene Asteroiden und die Monde der Gasriesen im Vergleich zu ihren Planeten ebenfalls nur Winzlinge sind.

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Kommentare (20)

  1. #1 Arnd
    20. Mai 2008

    Was Sie schreiben habe ich auch früher schon einmal gelesen, und es stimmt wohl auch, der Mond ist für unsere Erde und für das Leben sehr wichtig. Ich glaube aber dass es noch viele andere Möglichkeiten für relativ stabile Verhältnisse gibt. Zum Beispiel ein Planet der seiner Sonne immer die gleiche Seite zeigt.. oder ein Ozean unter Eis wie wahrscheinlich auf dem Jupitermond Europa. Oder ein großer Mond um einen Gasriesen, der in der habitablen Zone ist.

    Deshalb glaube ich nicht dass wir für höheres Leben nur nach felsigen Planeten mit großem Mond suchen müssen.

  2. #2 florian
    20. Mai 2008

    @Arnd: also habitable Monde um Gasriesen wären natürlich noch eine Möglichkeit. Aber darüber gibt es meines Wissens nach noch sehr wenig wissenschaftliche Ergebnisse. Ein Ozean á la Europa wäre auch eine Möglichkeit für Leben – ob es allerdings höheres Leben (analog zum Menschen) dort geben könnte bezweifle ich. Bei den “tidally locked” Planeten bin ich mir nicht sicher… Auf der dunklen Seite ist sicher nicht mit Leben zu rechnen; auf der hellen könnte es zu heiß sein. Ich weiß auch nicht, wie das globale Klima auf so einem Planeten aussehen würde. Ich denke mal, das Wetter dort wäre auch ziemlich seltsam…

  3. #3 matthias
    20. Mai 2008

    um nicht zu vergessen, dass durch die gezeiten sich das leben evolutionaer aus dem wasser an das land bewegt hat. ohne die notwendigkeit an der luft ueberleben zu muessen, weil sich das meer periodisch zurueckzieht, waere der schritt zum luftatmer wahrscheinlich viel spaeter oder gar nicht gemacht worden.

  4. #4 Florian Freistetter
    20. Mai 2008

    @matthias: Danke! Das wusste ich noch nicht.

  5. #5 Mahananda
    1. Februar 2010

    @matthias: Der Mond bzw. die Gezeiten haben auf die Entwicklung des Landlebens keinen Einfluss gehabt, da die ersten Landbewohner über das Süßwasser (Flüsse, Teiche u.a.) auf das Festland vorstießen. Salzwasserbewohner hätten an Land keine Überlebens-Chance gehabt, weil der osmotische Druck des dort allgegenwärtigen Süßwassers die Zellen hätten platzen lassen. Darum der Umweg über Süßwasserfische mit der Zwischenstation Brackwasser eventuell im Mündungsbereich von Süßwasserströmen.

  6. #6 Uranus
    1. Februar 2010

    Nur weil die Erdachse ohne Mond schwanken würde.
    Wie genau verlief denn die Simulation?
    Wurde einfach der Mond weggenommen und sich gewundert warum die Achse nun kippt?
    Ich glaube eine Simulation einer Erde die nie einen Mond hätte sähe anders aus wenn es möglich wäre zu bestimmen wie die Erde aussähe ohne Mond.
    Die meisten anderen Planeten innerhalb unseres Sonnensystems haben doch nur eine geringe Achsenneigung. Der Uranus ist da eine Ausnahme.
    Bisher haben also die meisten bekannten Planeten eine recht Stabile Achsenneigung ohne das deren Monde darauf einen Einfluss hätten.

  7. #7 Ludmila
    1. Februar 2010

    @Uranus: Es geht ja nicht nur um die Größe der Achseneigung, sondern auch darum wie stark diese schwanken kann. Beim Mars scheint es ohne einen stabilisierenden Mond zu größeren Schwankungen von bis zu 20 Grad gekommen zu sein. Was einiges über die Entwicklung des Marsklimas erklärt. Unser Mond ist ein Stabilisator der Kreiselbewegung der Erde. Das zeigt nun mal die Physik. Simulationen sind nichts anderes als Gedankenexperimente mit dem Computer als Hilfsmittel. Was soll also diese Abneigung gegen Simulationen? Diese sind bald seit 50 Jahren ein weiteres Standbein der Wissenschaft. Kommt drüber hinweg!

  8. #8 Florian Freistetter
    1. Februar 2010

    @Uranus: Ich versteh nicht ganz was du meinst. Der Mond übt eine Kraft auf die Erdachse aus. Man kann nun ausrechnen, wie sich die Erdachse MIT und OHNE dieser Kraft verhält. Das hat man gemacht. Wo ist das Problem?

  9. #9 Uranus
    1. Februar 2010

    Ich meine, dass man an anderen Planeten sieht, die keinen Mond oder im Vergleich zu ihrer Masse vernachlässigbare Monde haben, dass deren Achse doch auch nicht dramatisch pendelt.
    Wie schon beschrieben verhält sich die Erde genauso wie sie es tut eben wegen dem Mond. Nehme ich den Mond weg, liegt es nahe, dass sich die Bewegung der Erde ändert. Da das Leben auf der Erde stark von dem Verhalten Mond-Erde abhängt, ist es auch klar, dass sich das Leben auf jeden Fall ändern wird, wenn der Mond weg ist. Und jede Änderung wird meistens schlecht für uns sein 😉
    Ich denke man braucht keine Simulation um dahinter zu kommen.
    Was aber wenn es nie einen Mond gegeben hat?
    Möglich, dass dann die Erdachse sich nie geneigt hätte und es dann auch kein Pendeln gibt?
    Es gibt einen unbekannten “Startzustand” der Erde bevor sie einen Mond bekam.
    Dies müsste man simulieren. Das Entfernen eines Objektes aus einem “stabilen” System wird nahezu immer im Chaos für das System enden.
    Deswegen glaube ich, dass die Simulation unzulänglich ist.

  10. #10 Florian Freistetter
    2. Februar 2010

    @Uranus: “Ich meine, dass man an anderen Planeten sieht, die keinen Mond oder im Vergleich zu ihrer Masse vernachlässigbare Monde haben, dass deren Achse doch auch nicht dramatisch pendelt. “

    Meinst du, man würde die im Teleskop oder so wild hin und her schaukeln sehen? Das passiert natürlich nicht – es geht hier um viel längere Zeiträume. Und beim Mars – der keinen großen Mond hat – passiert das durchaus! Die entsprechenden Simulationen zeigen dass und das schwanken der Marsachse könnte durchaus die Klimaänderungen des Mars verursacht haben (früher gabs da ja mal offenes Wasser).

    “Deswegen glaube ich, dass die Simulation unzulänglich ist.”

    ???? Die Erde HAT aber einen Mond. Und man kann durchaus rausfinden, wie sich die Erde verhalten würde, wenn es nie einen Mond gegeben hätte.

  11. #11 Uranus
    2. Februar 2010

    Nein ich meine nicht, dass man sie am Teleskop hin und her schaukeln lassen kann.
    Aber lassen wir das.

    Aber wie soll es möglich sein, rauszufinden wie die Erde sich drehen würde wenn es keinen Mond gäbe?
    Es gibt ja nun scheinbar zwei Theorien, wie der Mond erschaffen wurde.
    Bei der ersten ist ein weiterer Himmelskörper auf die Erde getroffen und hat den Mond “abgeschlagen”.
    Was ist hier mit der Masse? Wie schwer war die Erde davor? Hat der Aufprall die Erdbewegung alleine schon durch den Aufprall in irgendeiner Weise verändert?
    Bei der zweiten Theorie, ist durch eine Explosion der Mond von der Erde abgesprengt worden. Also müsste man hier die komplette Masse des Mondes noch der Erde hinzufügen oder nicht?
    Weiterhin muss das ja eine recht heftige Explosion gewesen sein. Hat diese Explosion die Bewegungen der Erde in irgendeiner Weise beeinflusst.
    Hier sind unbekannte Startparameter:
    Masse der Erde
    Eigenschaften des Orbits Erde

  12. #12 Florian Freistetter
    2. Februar 2010

    @Uranus: “Hier sind unbekannte Startparameter: Masse der Erde, Eigenschaften des Orbits Erde”

    Das alles im Detail zu erklären würde jetzt zu weit führen. Aber Planetologen haben recht gute Vorstellungen davon, wie die Planeten entstanden sind und wie die Protoerde aussah, bevor der Mond entstand. Die Planeten sind ja nicht aus dem nichts gekommen sondern aus der Staub und Gasscheibe entstanden, die die Ursonne umgeben hat. Und aus der können die Planeten auch nicht beliebig entstehen sondern nur auf bestimmte Art und Weise.

  13. #13 Bullet
    2. Februar 2010

    @Uranus:
    Ludmila hat doch was geschrieben. Hast du das nicht gelesen?

    Du:Ich meine, dass man an anderen Planeten sieht, die keinen Mond oder im Vergleich zu ihrer Masse vernachlässigbare Monde haben, dass deren Achse doch auch nicht dramatisch pendelt.

    Ludmila (vorher!!):Es geht ja nicht nur um die Größe der Achseneigung, sondern auch darum wie stark diese schwanken kann. Beim Mars scheint es ohne einen stabilisierenden Mond zu größeren Schwankungen von bis zu 20 Grad gekommen zu sein. Was einiges über die Entwicklung des Marsklimas erklärt.

    Ich finde, eine Achsenneigung, die sich immer mal wieder um bis zu 20° ändert, ist schon ziemlich dramatisch.

  14. #14 Ludmila
    2. Februar 2010

    @Uranus: Es geht um die Schwankung der Achsenneigung. Wie stark sich diese im Laufe der Milliarden verändern kann. Da sind 20 Grad Schwankung in wenigen Jahrtausenden verdammt viel, wenn so ein Planet zwischen 2 Grad und 22 Grad eiert. Wir kriegen hier auf der Erde schon weitaus kleinere Schwankungen dramatisch mit. Stichwort: Eiszeiten und Milanković-Zyklen.

    Du hast Variationen in den Startbedingungen. Aber auch diese unterliegen der Physik. Schau Dir bitte den Kenntnisstand der Astronomie dazu an. Ich glaub da hast Du einiges verpasst.

    Zur Mondentstehung gibt es eine sehr gute Theorie – die Kollisionstheorie – und eine Reihe weiterer Hypothese, die aber alle aus verschiedenen Gründen nicht funktionieren. Das mit der Explosion ist nur eine davon und nicht unbedingt die beste.

    Dann nimmst Du alle physikalisch möglichen Startparameter, schaust Dir an wie wahrscheinlich die sind und rechnest die durch und schaust wie groß der Einfluss dieser ist. Und wie gesagt: Beim Mars wissen wir, dass die Achse sich hin und her geneigt hat. Stärker als hier auf der Erde, weil wir eben den Mond als Stabilisator haben. Nochmals: Simulationen sind nichts weiter als Gedankenexperimente mit Computerhilfe. Da kann man sich auch Sachen anschauen, die über Jahrmilliarden abgehen.

    Dein Problem ist “kann ich mir nicht vorstellen”. Nur wieso sträubst Du Dich dann gegen jegliche Erklärung, die Dir hier von Leuten gegeben werden, die sich zufälligerweise damit auskennen?

  15. #15 Uranus
    2. Februar 2010

    Tut mir leid, mich so undeutlich ausgedrückt zu haben.
    Es ist halt so, dass ich mir das nicht vorstellen konnte.
    Deine letzte Erklärung kann ich ja durchaus nachvollziehen, dass das eben doch berechnet werden kann. Vorher habe ich keine Erklärung in der Richtung erkennen können…
    Ich möchte nur Informationen, ich sträube mich gegen nichts hier. Ich frage nur so lange, bis ich es verstanden habe oder bis ich es mit mir selbst vereinbaren kann.
    Das mag bei einigen vielleicht wir stäuben wirken aber das ist einfach und alleine nur der Tatsache geschuldet, das wohl jeder hier mehr Ahnung vom Thema hat als ich.
    Also danke, dass man sich trotzdem Mühe gibt, mir zu Antworten.

  16. #16 Mondfan
    13. Juli 2010

    Also dieser Aufprall zweier planeten könnte auch gut den Ateroidenfeld das zwischen Erde und Mars existiert erklären. Ich habe das irgendwo so aufgeschnappt. Ich habe aber auch gehört, dass der Mond von einem anderen Planeten da gelassen wurde 😀
    Ob das stimmt weiss ich nicht. Für mich stellt sich halt die frage ob das dieser Planet X sein könnte der neulich in unserem Sonnensystem beobachtet wurde.

  17. #17 Mondfan
    13. Juli 2010

    Also dieser Aufprall zweier planeten könnte auch gut den Ateroidenfeld das zwischen Erde und Mars existiert erklären. Ich habe das irgendwo so aufgeschnappt. Ich habe aber auch gehört, dass der Mond von einem anderen Planeten da gelassen wurde 😀
    Ob das stimmt weiss ich nicht. Für mich stellt sich halt die frage ob das dieser Planet X sein könnte der neulich in unserem Sonnensystem beobachtet wurde.

  18. #18 Thomas J
    13. Juli 2010

    @Mondfan

    du meinnst mit Planet X diesen Nibiru, oder Sehr interessantes Fänomän!!!! weisst du da mehr drüber?

  19. #19 Florian Freistetter
    13. Juli 2010

    @Mondfan: Äh… welche Asteroiden meinst du? Den Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter? Oder andere? Und nein: planet X wurde definitiv NICHT in unserem Sonnensystem beobachtet. Und hat auch keinen Mond übrig gelassen…

  20. #20 MartinS
    13. Juli 2010

    @Thomas J
    Du bist ein Fänomän! Ich bin gespannt!
    Florian ist ein übereiliger dogmatischer Rechthaber!