Seit dem späten 19. Jahrhundert haben Wissenschaftler Mühe, den Ursprung des Mondes zu erklären. Während Wissenschaftler lange theoretisiert haben, dass es und die Erde einen gemeinsamen Ursprung haben, haben sich die Fragen, wie und wann, als schwer fassbar erwiesen. Zum Beispiel besteht heute allgemeiner Konsens darüber, dass ein Aufprall auf ein marsgroßes Objekt (Theia) kurz nach der Bildung der Planeten zur Bildung des Erd-Mond-Systems führte (auch bekannt als Giant Impact Hypothesis).
Simulationen dieses Aufpralls haben jedoch gezeigt, dass sich der Mond hauptsächlich aus dem aufprallenden Objekt aus Material gebildet hätte. Dies wird jedoch nicht durch die Beweise bestätigt, die zeigen, dass der Mond aus dem gleichen Material besteht, das die Erde ist. Glücklicherweise hat eine neue Studie eines Teams von Wissenschaftlern aus Japan und den USA eine Erklärung für die Diskrepanz geliefert: Die Kollision fand statt, als die Erde noch aus heißem Magma bestand.
Die Studie, die ihre Ergebnisse beschreibt, "Terrestrial Magma Ocean Origin of the Moon", erschien vor kurzem in der Zeitschrift Naturgeowissenschaften. Die Studie wurde von Natsuki Hosono vom RIKEN Center for Computational Science geleitet und umfasste Forscher der Yale University, des RIKEN Center for Computational Science und des Earth-Life Science Institute (ELSI) am Tokyo Institute of Technology.
Abgesehen von Simulationen, die das Aufprallszenario modellieren, wird die Riesenaufprallhypothese auch von der Tatsache geplagt, dass bei einem Aufprall der größte Teil des den Mond bildenden Materials Silikatmineralien sind. Dies würde dazu führen, dass der Satellit der Erde eisenarm ist, aber seismologische Studien haben gezeigt, dass der Mond wahrscheinlich einen Kern wie den der Erde (bestehend aus Eisen und Nickel) hat und dass die Konvektion in seinem Kern auch gleichzeitig ein Magnetfeld antreibt.
Auch hier bietet die neue Studie ein Szenario, das dies erklären kann. Nach dem von ihnen erstellten Modell war die Erde, als die Erde und Theia etwa 50 Millionen Jahre nach der Entstehung der Sonne (vor ca. 4,6 Milliarden Jahren) kollidierten, von einem Meer aus heißem Magma bedeckt, während Theia wahrscheinlich aus festem Material bestand.
Dieses Modell zeigte, dass das Magma auf der Erde nach der Kollision weit mehr als Feststoffe vom aufprallenden Objekt erwärmt worden wäre. Dies würde dazu führen, dass sich das Magma im Volumen ausdehnt und in die Umlaufbahn entweicht, um den Mond zu bilden. Dieses neueste Modell, das den unterschiedlichen Erwärmungsgrad zwischen der Proto-Erde und Theia berücksichtigt, erklärt effektiv, wie viel mehr Erdmaterial in der Zusammensetzung des Mondes enthalten ist.
Shun-ichiro Karato, Professor für Geologie an der Yale University und Mitautor des Papiers, hat in der Vergangenheit umfangreiche Forschungen zu den chemischen Eigenschaften von Proto-Erd-Magma durchgeführt. Wie er in einem Interview mit Yale News erklärte:
„In unserem Modell bestehen etwa 80% des Mondes aus Proto-Erde-Materialien. Bei den meisten Vorgängermodellen bestehen etwa 80% des Mondes aus dem Impaktor. Das ist ein großer Unterschied. “
Für die Studie leitete Karato die Forschungsanstrengungen des Teams zur Komprimierung von geschmolzenem Silikat. Die Aufgabe, ein Rechenmodell zu entwickeln, um vorherzusagen, wie sich das Material aus der Kollision verteilen würde, wurde von einer Gruppe von ELSI am Tokyo Institute of Technology und dem RIKEN Center for Computational Science durchgeführt.
Zusammengenommen zeigte das neue Modell, dass überhitztes Magma im Weltraum verloren gehen und zusammenwachsen würde, um schneller einen neuen Körper in der Umlaufbahn zu bilden als das vom Impaktor verlorene Material. Es zeigte sich auch, dass Material aus dem Erdinneren (das reich an Eisen und Nickel wäre) ebenfalls in die Bildung des Mondes gelangen würde - der dann in die Mitte sinken würde, um den Mondkern zu bilden.
Im Wesentlichen bestätigt das neue Modell frühere Theorien darüber, wie sich der Mond gebildet hat, indem die Notwendigkeit unkonventioneller Kollisionsbedingungen beseitigt wurde. Bisher haben Wissenschaftler dies getan, um die Diskrepanz zwischen Aufprallsimulationen und Daten aus der Untersuchung von Mondgesteinen und der Mondoberfläche zu berücksichtigen.
Diese Studie könnte auch zu verfeinerten Theorien darüber führen, wie sich das Sonnensystem gebildet hat und was unmittelbar danach geschah. Da der Einfluss zwischen der Proto-Erde und Theia möglicherweise eine Rolle bei der Entstehung des Lebens auf der Erde gespielt hat, könnte er Wissenschaftlern auch dabei helfen, das zu beschränken, was für ein Sternensystem erforderlich ist, um bewohnbare Planeten zu haben.
