In unserem Sonnensystem gibt es nur acht Planeten. Aber viel, viel mehr Monde! Zur Zeit kennt man 181 kleine Himmelskörper, die sich in einer Umlaufbahn um einen Planeten befinden. Die meisten davon befinden sich allerdings bei den großen Gasplaneten im äußeren Sonnensystem. Die vier kleineren Planeten im inneren Sonnensystem bringen es insgesamt nur auf drei Mond: Einer umkreist unsere Erde und zwei unseren Nachbarn Mars. Venus und Merkur haben überhaupt keine natürlichen Satelliten. Die Monde des Sonnensystems sind enorm vielfältige Welten (siehe hier und hier). Und sie können auch auf ganz unterschiedliche Art und Weise entstehen. Die großen Monde der Gasriesen entstanden wohl wie die Planeten selbst. So wie sich um die junge Sonne eine Scheibe aus Gas und Staub gebildet hat, in der das Material zu den Planeten zusammenklumpte, hatten auch die Gasriesen während ihrer Entstehung eigene, kleinere Scheiben in denen sich dann die großen Monde bildeten. Und die vielen kleinen Monde die Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun umkreisen sind höchstwahrscheinlich eingefangene Asteroiden.
Phobos (oben) und Deimos im Größenvergleich (Bild: NASA)
Bei den kleineren Planeten im inneren Sonnensystem lief das offensichtlich anders ab. Ihre Masse war zu gering um während der Entstehung entsprechend große Scheiben auszubilden, in denen sich Monde formen konnten. Und es gab im inneren Sonnensystem auch zu wenig Asteroiden die man einfangen konnte (und wieder war die Masse der Planeten zu gering, um einen Einfang effektiv ablaufen zu lassen). Unser eigener Mond ist auch viel zu groß für einen Asteroiden und man geht davon aus, dass er bei einer gigantischen Kollision vor 4,5 Milliarden Jahren aus Trümmern der Erde entstanden ist. Die beiden Monde des Mars dagegen sind viel kleiner und entsprechen in ihrem Aussehen und ihrer Masse durchaus typischen Asteroiden. Mars liegt auch direkt an der inneren Grenze des Asteroidengürtels und darum hielt man es nicht für unwahrscheinlich, dass er seine beiden Monde – die Phobos und Deimos heißen – tatsächlich eingefangen haben könnte.
Aber in den letzten Jahren haben sich die Hinweise verdichtet, dass auch hier eine große Kollision stattgefunden haben könnte. Nähere Untersuchungen diverser Raumsonden die den Mars besucht haben, haben zum Beispiel gezeigt, dass die Zusammensetzung von Phobos und Deimos nicht unbedingt der ähnelt, die man von Asteroiden erwarten würde. Man hat auf Phobos Mineralien gefunden, die es auch auf der Mondoberfläche gibt und Messungen während der Mars-Expression-Mission der Europäischen Raumfahrtagentur haben gezeigt, dass die Dichte der Monde sehr gering ist und sie sehr porös sind. All das scheint eher dafür zu sprechen, dass sich die Monde aus Material gebildet haben, das bei einer großen Kollision vom Mars ins All geschleudert worden ist. Um zu überprüfen, ob das wirklich funktionieren könnte, haben Wissenschaftler aus den USA und Japan die ganze Sache mal am Computer simuliert (“Formation of Phobos and Deimos via a Giant Impact”).
Als Ausgangspunkt für ihre Modelle diente ihnen dabei das Borealis-Becken. So wird eine 7700 Kilometer durchmessende Ebene genannt, die sich über die gesamte Nordhalbkugel des Mars zieht und in dieser topografischen Karte in der oberen Hälfte des Bildes in blau zu sehen ist:
Wenn diese Ebene bei einem großen Einschlag entstanden ist, dann könnte dabei genug Material ins All geschleudert worden sein, um daraus die beiden Monde Phobos (ungefähr 25 Kilometer groß) und Deimos (ungefähr 15 Kilometer groß) zu bilden. Die Wissenschaftler haben den Einschlag am Computer simuliert und nachgesehen, wie viel des bei der Entstehung der Ebene ausgeworfenen Materials tatsächlich ins All entkommt. So sehen ihre Ergebnisse aus:
Man sieht die zeitliche Entwicklung des Einschlags vom Impakt selbst bis zur Situation 44 Stunden später. Schwarze Punkte stellen Material dar, das so weit weg geworfen wird, dass es in den interplanetaren Raum entkommt. Blaue Punkte fallen zurück zum Mars und rot ist das Material dargestellt, das am Ende tatsächlich eine Scheibe um den Planeten bildet. Das ist nicht wenig: Ungefähr 500 Trillionen Kilogramm befinden sich 30 Stunden nach dem Einschlag im Marsorbit und das ist ausreichend, um daraus zwei Monde wie Phobos und Deimos zu machen.
Verschiedene Simulationen haben gezeigt, dass 1 bis 4 Prozent der Masse des Einschlagskörpers in einer Scheibe um den Mars landen. Phobos und Deimos könnten also bei so einer Mega-Kollision in der Frühgeschichte des Sonnensystems entstanden sein. Das würde auch ihre kreisförmigen Umlaufbahnen erklären, denn normalerweise würde man davon ausgehen, dass eingefangene Asteroiden sich auf viel exzentrischeren Bahnen bewegen.
Genau herausfinden lassen wird sich der Ursprung der beiden Monde wahrscheinlich nie. Nicht zumindest, solange wir nicht Daten aus der Nähe sammeln können. Wir bräuchten geologische Untersuchungen auf der Oberfläche des Mars UND entsprechende Untersuchungen die auf den beiden Monden selbst stattfinden. Die russische Mission Fobos-Grunt, die auf Phobos landen und Material von dort zur Erde bringen sollten, ist ja leider 2011 kurz nach dem Start gescheitert. Und derzeit steht keine neue Landemission für die Marsmonde ab. Aber früher oder später wird es so etwas mit Sicherheit geben. Und wer weiß: Vielleicht können irgendwann ja auch einmal menschliche Geologen direkt vor Ort Untersuchungen durchführen anstatt auf Roboter zu vertrauen.
Es wäre auf jeden Fall eine interessante Erkenntnis, wenn nicht nur der Mond der Erde sondern auch die beiden anderen Monde des inneren Sonnensystems durch große Einschläge entstanden wären. Und würde ein weiteres mal demonstrieren, wie chaotisch und brutal die Frühzeit des Sonnensystems war…
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