Die Frage nach der Entstehung des Mondes ist eine sehr alte und eine die immer noch keine endgültige und abschließende Antwort hat. Das liegt einerseits daran, dass der Mond vor circa 4,5 Milliarden Jahren entstanden ist und damals niemand zuschauen konnte. Andererseits ist der Mond von der Erde durch knapp 400.000 Kilometer Weltraum getrennt und es ist schwer für uns vor Ort Daten zu sammeln. Beziehungsweise Gestein, denn das brauchen wir dringend um herausfinden zu können wie der Mond entstanden ist. Wir haben ein bisschen was bei den Apollo-Missionen in den 1960er und 1970er Jahren gesammelt. Das ist schon lange her – aber das Mondgestein liefert immer wieder neue Erkenntnisse. Zum Beispiel die, dass Erde und Mond sich nicht ganz so ähnlich sind wie man bisher dachte.

Wie der Mond NICHT entstanden ist, wissen wir ziemlich gut. Er ist nicht von der Erde “rausgeschleudert” worden wie man im 19. Jahrhundert dachte. Er ist auch nicht von der Erde eingefangen worden oder zufällig einfach so in der Nähe der Erde von selbst entstanden. Dass es irgendeine Verbindung zwischen Erde und Mond geben muss, haben die geologischen Untersuchungen schon früher gezeigt. Das Mondgestein ist dem irdischen Gestein so ähnlich, dass es enorm unwahrscheinlich wäre, wenn die Entstehung des Mondes völlig unabhängig von der Erde war. Wäre der Mond irgendwo ganz anders im Sonnensystem entstanden, dann würde auch das Gestein ein wenig anders aussehen. Hier geht es um die sogenannte “Isotopensignatur”. Chemische Elemente wie etwa Sauerstoff gibt es in verschiedenen Varianten und an unterschiedlichen Orten des Sonnensystems tauchen diese Varianten in unterschiedlicher Häufigkeit auf. Der Mond und die Erde sind sich was diese chemischen Varianten angeht aber so ähnlich, dass sie nicht an unterschiedlichen Orten entstanden sein können. Aus anderen Gründen wissen wir, dass der Mond kein direkter Abkömmling der Erde sein kann, weil ansonsten wäre es ja vergleichsweise einfach sich Theorien auszudenken bei denen der Mond sich irgendwie von der Erde abgespalten hat; also tatsächlich aus dem exakt gleichen Material besteht.

Harrison Schmitt von Apollo 17 sammelt Mondgestein (Bild: NASA, gemeinfrei)

Seit einigen Jahrzehnten haben wir deshalb eine Hypothese die das was passiert ist vermutlich ziemlich gut beschreiben kann: Der Mond entstand vor 4,5 Milliarden Jahren als ein anderer Himmelskörper, in etwa so groß wie der Mars, mit der noch sehr jungen Erde kollidiert ist. Aus den Trümmern dieser Kollision entstand der Mond; der einschlagende Körper – der den Namen “Theia” bekommen hat – wurde dabei komplett zerstört; die Erde überlebte den Zusammenstoß knapp. Nach der Kollision sammelten sich Trümmer von Erde und Theia in einer Umlaufbahn und formten daraus dem Mond. Das klingt recht plausibel und passt auch zu vielen anderen Dingen die wir über das junge Sonnensystem wissen. Was aber immer ein wenig komisch war: Erde und Mond waren sich ZU ähnlich. Wenn da wirklich noch ein dritter Himmelskörper – Theia – beteiligt war, dann hätte sich das Mondgestein ein wenig deutlicher vom irdischen Gestein unterscheiden müssen als es der Fall war.

Natürlich hätte Theia – zufällig – die gleiche Isotopensignatur haben können wie die Erde. Was aber eher unwahrscheinlich ist… Oder Erde und Theia sind in der gleichen Gegend des Sonnensystems entstanden und waren sich deswegen so ähnlich, dass wir heute keinen Unterschied zwischen Erd- und Mondgestein sehen. Oder Erde und Theia sind bei ihrem Zusammenstoß beide mehr oder weniger komplett zerstört worden, alles Material hat sich vermischt und aus dem Zeug wurde eine neue Erde und ein neuer Mond. Könnte alles sein; lässt sich aber in Computermodellen zur Mondentstehung nur schwer reproduzieren.

Erick Cano von der Universität in New Mexico und seine Kollegen haben nun eine mögliche Lösung für dieses Problem gefunden (“Distinct oxygen isotope compositions of the Earth and Moon”). Sie haben nochmal die alten Gesteinsproben der Apollo-Missionen untersucht. Und festgestellt, dass es zwar im Durchschnitt dem Gestein der Erde sehr ähnlich ist. Im Detail aber durchaus Unterschiede zu finden sind, wie man in diesem Bild sehen kann:

Es ist nicht wichtig im Detail zu wissen, was da gezeigt wird – simpel gesagt sieht man die Menge des Sauerstoff-Isotops O-17. Das rote Kästchen zeigt die Zusammensetzung des irdischen Gesteins; die andersfarbigen die Zusamensetzung verschiedener Arten von Mondgestein. Die Größe der Kästchen gibt die Variation an und dann sind da oben und unten noch schwarze Fehlerbalken die die Ungenauigkeit der Messungen anzeigen. Innerhalb dieser Balken stimmen die Zusammensetzungen von Mond- und Erdgestein überein. Im Detail gibt es aber Unterschiede und auf die kommt es an, meinen Cano und seine Kollegen.

Im Gestein der Mare, also der dunklen, großen Flecken am Mond, die tatsächlich gewaltige von Lava überschwemmte Hochebenen sind, zeigt sich weniger O-17 als im Gestein das vulkanische Glasanteile enthält. Dieses Vulkanglas stammt aus den tieferen Regionen im Inneren des Mondes und laut Cano und seinen Kollegen ist vor 4,5 Milliarden Jahren folgendes passiert: Theia hatte tatsächlich eine leicht unterschiedliche chemische Zusammensetzung als die Erde; vermutlich stammt der Himmelskörper aus einer Region die ein bisschen weiter von der Sonne entfernt liegt als es die Erde tut. Bei der Kollision wurde die Erde nicht komplett zerstört, aber die großen Trümmer von Theia landeten vor allem im Inneren des neu entstandenen Mondes. Seine Kruste entstand dagegen aus dem ganzen bei der Kollision verdampften Gestein von Erde und Theia weswegen man im lunaren Oberflächengestein weniger O-17 findet als in dem Material das aus dem Inneren an seine Oberfläche gekommen ist.

Wie unser Mond entstanden ist, ist immer noch nicht vollständig geklärt. Aber wir sind zumindest einen kleinen Schritt weiter als zuvor. Wenn wir eine Chance haben wollen die Entstehung unseres Nachbarplaneten wirklich zu verstehen, dann müssen wir wieder zum Mond fliegen. Wir müssen länger dort bleiben, wir müssen mehr von seinem Gestein analysieren und wir müssen mehr von seiner Oberfläche erforschen. Aus der Ferne betrachtet wird der Mond seine Geheimnisse nicht so schnell aufgeben…

Kommentare (13)

  1. #1 Dalvente
    16. März 2020

    Es gibt noch andere neue Theorien, hier eine von 2017

    In 2017, Israeli researchers proposed that a rain of small debris fell on Earth to create the moon.

    https://www.theatlantic.com/science/archive/2017/01/moon-formation-theories/504449/

    Quelle für obigen Artikel:
    The hypothesis of lunar origin by a single giant impact can explain some aspects of the Earth–Moon system. However, it isdifficult to reconcile giant-impact models with the compositional similarity of the Earth and Moon without violating angularmomentum constraints. Furthermore, successful giant-impact scenarios require very specific conditions such that they have alow probability of occurring. Here we present numerical simulations suggesting that the Moon could instead be the product ofa succession of a variety of smaller collisions. In this scenario, each collision forms a debris disk around the proto-Earth thatthen accretes to form a moonlet. The moonlets tidally advance outward, and may coalesce to form the Moon. We find thatsub-lunar moonlets are a common result of impacts expected onto the proto-Earth in the early Solar System and find that theplanetary rotation is limited by impact angular momentum drain. We conclude that, assuming efficient merger of moonlets, amultiple-impact scenario can account for the formation of the Earth–Moon system with its present properties.

    https://www.nature.com/articles/ngeo2866.epdf?referrer_access_token=p_Ju0790huZ9bWxyNIzNntRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0P1evzauXaNDddwyLMQaIYbTaEEeTx9mz2aZh58GCV6UVxNVfePg2Yc3n2icyq1i3i9GTMdeKMKjOiG8iAEQwSuXpdi-ggy8giuLRFi8NZWGH5PakNrKExZXg1kwETS2Q4qeAgnBEyxypJLKtY3rq8OXYCqsig9B6XAcThQAagXySABhkzYFI6jc1oL_JyF5gvSvonUKNcCvzJxbkh02R5XDWypxRArGYAAj__evAdfaw%3D%3D&tracking_referrer=www.theatlantic.com

    The hypothesis of lunar origin by a single giant impact can explain some aspects of the Earth–Moon system. However, it isdifficult to reconcile giant-impact models with the compositional similarity of the Earth and Moon without violating angularmomentum constraints. Furthermore, successful giant-impact scenarios require very specific conditions such that they have alow probability of occurring. Here we present numerical simulations suggesting that the Moon could instead be the product ofa succession of a variety of smaller collisions. In this scenario, each collision forms a debris disk around the proto-Earth thatthen accretes to form a moonlet. The moonlets tidally advance outward, and may coalesce to form the Moon. We find thatsub-lunar moonlets are a common result of impacts expected onto the proto-Earth in the early Solar System and find that theplanetary rotation is limited by impact angular momentum drain. We conclude that, assuming efficient merger of moonlets, amultiple-impact scenario can account for the formation of the Earth–Moon system with its present properties.

  2. #2 Phillosoph
    18. März 2020

    Die Erklärung dafür, dass Erde und Mond chemisch ähnlich sind, liegt doch auf der Hand.
    Auf der Mondoberläche finden wir unzählige Krater. Die stammen auch von großen Meteoren, die auch die Erde getroffen haben. Bruchstücke vom Mond sind auf der Erde gelandet und Bruchstücke von der Erde sind auf dem Mond gelandet. Was wir auf der Erdoberfläche finden sind eine Mischung aus Erde, Mond und Meteoren.
    Auf dem Mond ist es das gleiche. Eine Mischung aus Mond, Erde und Meteoren.

  3. #3 Captain E.
    18. März 2020

    @Phillosoph:

    Wie heißt es so schön? “Hättest du geschwiegen, wärst du ein Philosoph geblieben.”

    Im Ernst: Glaubst du wirklich, dass diese Erklärung nicht schon längst erwogen und verworfen worden ist?

  4. #4 Phillosoph
    18. März 2020

    Captain,
    Oh, bin ich zu spät ?
    Warum verworfen, weil der Mond keinen Eisenkern besitzt. Der hat vielleicht keinen Eisenkern wie die Erde,
    aber vielleicht ist das Eisen in den tieferen Gesteinen enthalten. Solange keine Tiefenbohrungen vorliegen glaube ich daran.

  5. #5 PDP10
    18. März 2020

    @Robert:

    Erstens sollst du nicht glauben, sonder wissen.

    Und zweitens:

    Es wurde dir jetzt wirklich oft genug gesagt:

    Wieso hältst du nicht einfach die Klappe zu Themen, von denen du nichts verstehst?

    Oder, wenn’s gar nicht anders geht: Formuliere deine Posts als Fragen.

    Aber fabuliere nicht großmäulig daher von Dingen, von denen du keine Ahnung hast. Das ist wirklich nur noch peinlich.

  6. #6 Captain E.
    19. März 2020

    @Phillosoph:

    Captain,
    Oh, bin ich zu spät ?
    Warum verworfen, weil der Mond keinen Eisenkern besitzt. Der hat vielleicht keinen Eisenkern wie die Erde,
    aber vielleicht ist das Eisen in den tieferen Gesteinen enthalten. Solange keine Tiefenbohrungen vorliegen glaube ich daran.

    Zu spät? Auch, aber vor allem bist du zu ungebildet. Das gilt natürlich in Hinsicht auf den Aufbau des Mondes auf fast alle von uns, aber die wenigsten von uns verkünden im Rahmen ihrer Inkompetenz eigene Hypothesen.

    Und lass mal die “Tiefenbohrungen” stecken. Mit der Argumentation könntest du den Eisenkern der Erde genau so gut anzweifeln. Die tiefsten Bohrungen sind niemals über die dünne Erdkruste hinaus gegangen. Den inneren Aufbau der Erde hat man mit anderen Methoden und Überlegungen ermittelt, und die hat man auch beim Mond eingesetzt. Und ja, vermutlich hat auch der Mond einen Eisenkern.

  7. #7 Phillosoph
    19. März 2020

    Captain, PDP,
    muss ich euch einen Vortrag halten über die Aufgaben einer naturwissenschaftlichen Plattform. Die hat den Sinn, naturwissenschaftlich interessierten Laien die Natur näher zu bringen, zu erklären und zu motivieren naturwissenschaftliche Bücher zu kaufen.
    Und was höre ich, “halt die Klappe”, ” du bist inkompetent”. Natürlich bin ich unwissend im Vergleich zu Euch, deswegen melde ich mich zu Wort, weil mir der Mond am Herzen liegt (geheuchelt).
    Wenn das ein Lehrer seinen Schülern sagen würde, da könnte man doch an der Komptenz des Lehrers zweifeln.
    Wenn Ihr nur Fachgespräche führen wollt, dann sagt das zu Beginn. No entry for beginners!

  8. #8 Captain E.
    19. März 2020

    @Phillosoph:

    Es gehört allerdings nicht zu den “Aufgaben einer naturwissenschaftlichen Plattform”, völlig haltlosen Unsinn als Kommentar zu posten. Deine Meteoritenidee war da vom alten “Der Mond besteht aus grünem Käse” gar nicht so weit entfernt.

    Und natürlich macht der Ton die Musik. Hättest du die Frage gestellt, wie groß der Einfluss von Meteoriten sei, hättest du mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit nach eine vernünftige Antwort bekommen. Aber nein, du bist hier aufgeschlagen mit der freudestrahlenden Verkündigung deiner Idee. Und so, wie du es formuliert hast (“…, liegt doch auf der Hand”), schwang da ein “Ist das nicht toll?” mit.

    Genau! Deine Idee ist nicht toll. Vergiss sie ganz schnell wieder.

  9. #9 Florian Freistetter
    19. März 2020

    @Phillosoph: ” No entry for beginners!”

    Natürlich sind hier alle willkommen. Und ich bin eigentlich kein Freund davon, Leute mit “Was du redest ist Quatsch” zu begrüßen, sofern es nicht wirklich augenscheinlicher Quatsch ist und klar, dass die Leute nicht an einer seriösen Diskussion interessiert sind. Was bei dir nicht unbedingt der Fall war.

    Wenn du deine Idee diskutieren willst müsstest du dir zuerst aber eine wichtige Frage stellen: Gibt es Argumente die dich – ernsthaft! – überzeugen können, dass du falsch liegst? Weil wenn nicht, dann macht eine Diskussion auch keinen Sinn. Es geht nicht um “glauben” (wie du zu den Tiefbohrungen gesagt hast). Sondern um Wissen. Das die Erde einen Eisenkern hat, wissen wir! Man muss nicht alles mit eigenen AUgen gesehen haben; es gibt durchaus auch indirekte Methoden an WIssen zu gelangen: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2015/08/21/sternengeschichten-folge-143-der-kern-der-erde/?all=1

  10. #10 Phillosoph
    19. März 2020

    Florian Freistetter,
    du hast es ja klar erkannt, das mit der Tiefenbohrung war unnötige Polemik.
    Jetzt zur Sache. Die Vorstellung mit “Theia” ist beindruckend und auch medienwirksam.
    Mein Grundgedanke war, sind die Mondproben ausreichend für so eine Theorie. Oder einfacher gesagt, gibt es eine naheliegendere Erklärung.
    Ich bin da nicht festgelegt , wenn mein Auftreten das glauben lässt, dann wißt ihr jetzt Bescheid. Wir sind im Web, da lesen viele mit, da muss man wirksam auftreten um gehört zu werden. Das machst du ja bei deinen Shows auch. Ein wissenschaftlicher streit liegt mir fern . Ich finde die Ungterschiede im Gestein auch seltsam und suche nach einer Erklärung. Wenn ich keine finde, dann unterstütze ich die Theiaerklärung. versprochen !

  11. #11 Florian Freistetter
    19. März 2020

    @Phillosoph: “und suche nach einer Erklärung. Wenn ich keine finde, dann unterstütze ich die Theiaerklärung. “

    Es ist halt ein bisschen schwierig. Das mit Theia ist ja nix was sich die Wissenschaft an nem freien Nachmittag aus Spaß an der Freude ausgedacht hat. Das ist ne Hypothese die sich in Jahrzehnten an Forschung entwickelt hat. Wo tausende Fachartikel erschienen sind. Das jetzt pauschal in Frage zu stellen macht nur dann Sinn, wenn man den Status Quo kennt und ne andere Möglichkeit vorschlägt die den Status Quo mindestens ebenso gut erklären kann. Man kann recht gut abschätzen wie viele Asteroide auf dem Mond/Erde einschlagen (man kennt die Krater und ihr Alter). Man kann auch gut abschätzen wie groß die Wucht des Impakts war (aus der Größe der Krater folgt die Größe des Impaktors). Davon hängt ab ob Mondgestein auf die Erde gelangt und umgekehrt und wie viel das ist. Und auch wenn Mondmeteorite auf der Erde gefunden wurden und Erdmeteoriten auf dem Mond (http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2019/03/22/sternengeschichten-folge-330-migrationsmeteoriten/ ) ist das doch DRAMATISCH zu wenig Material um auch nur annähernd eine Durchmischung zwischen Erd- und Mondgestein zu behaupten.

  12. #12 Captain E.
    19. März 2020

    @Phillosoph:

    Florian Freistetter,
    du hast es ja klar erkannt, das mit der Tiefenbohrung war unnötige Polemik.
    Jetzt zur Sache. Die Vorstellung mit “Theia” ist beindruckend und auch medienwirksam.
    Mein Grundgedanke war, sind die Mondproben ausreichend für so eine Theorie. Oder einfacher gesagt, gibt es eine naheliegendere Erklärung.

    Nicht nur das – sie ist auch völlig absurd! Es gab wesentlich naheliegendere Erklärungen, wie etwa den Einfang des Mondes durch die Erde oder die Abschnürung, wie sie George Darwin (Sohn von Charles D.) vertreten hat. Das Problem mit diesen naheliegenderen Erklärungen war nur, dass sie nicht wirklich funktioniert haben. Und da trifft der Spruch zu, den der Medizinstudent Arthur Conan Doyle von einem seiner Professoren gehört (und später seinem literarischen Meisterdetektiv in den Mund gelegt) hat: “Wenn Sie alles ausschließen, was unmöglich ist, so muss das, was übrig bleibt, die Wahrheit sein, und wenn sie noch so unwahrscheinlich erscheint.”

    Ich bin da nicht festgelegt , wenn mein Auftreten das glauben lässt, dann wißt ihr jetzt Bescheid. Wir sind im Web, da lesen viele mit, da muss man wirksam auftreten um gehört zu werden. Das machst du ja bei deinen Shows auch. Ein wissenschaftlicher streit liegt mir fern . Ich finde die Ungterschiede im Gestein auch seltsam und suche nach einer Erklärung. Wenn ich keine finde, dann unterstütze ich die Theiaerklärung. versprochen !

    Tja, wie schon erwähnt, kam uns dein Auftreten sehr “festgelegt” vor. Im Grunde tut es das noch immer. Deine Meteoroidenidee kannst du aber in die Tonne hauen. Zwar wird die Erde täglich von einer beeindruckenden Menge an Material getroffen und der Mond mit Sicherheit auch, aber verglichen mit der Gesamtmasse beider Himmelskörper ist das alles nur ein zarter Hauch.

    Wie auch schon erwähnt wurde, arbeiten echte Koryphäen seit ziemlich langer Zeit an der Frage, wie es dazu kommen konnte, dass die Erde einen Begleite hat, der ihr “dienstgradmäßig überhaupt nicht zusteht” und der eigentlich eher “bei den Riesenplaneten zu finden wäre” (Zitate: Harald Lesch). Da wurde schon einiges erwogen und das allermeiste verworfen. Die Impakttheorie ist als einzige übrig geblieben, auch wenn es da das eine oder andere Detail noch auszuarbeiten gilt. Meines Wissens gibt es da kein ernsthaftes Bestreben, sie ob ungeklärter Frage ebenfalls zu verwerfen, und das schon gar nicht mit der Leichtigkeit, mit der du das versucht hast. Es liegt eben keineswegs eine Alternative “auf der Hand”, wie du es in deinem ersten Kommentar behauptet hattest.

  13. #13 Phillosoph
    19. März 2020

    Captain,
    Sir Arthur Conan Doyle zählt zu meinen Lieblingsautoren. Schon aus diesem Grunde ist die hier vorgebrachte Logik bestechend.
    Theia ist auch nicht vorbeigekommen und hat gefragt, “darf ich dich impactieren”, die hat hat es gemacht. Wenn man aus der Werbebranche kommt, dann gewöhnt man sich eine direkte Sprache an, man will ja überzeugen. Suche nichts hinter den Worten.