Expl0528: Erde + Theia = Mond

Hätte nicht ein Planet die Erde vor mehr als vier Milliarden Jahren getroffen, gäbe es keinen Mond. Und damit keine Werwölfe! Oder aber vielleicht gar kein Leben… Wie also lief das am wahrscheinlichsten ab, diese Geburt des Monds?


Download der Episode hier.
Opener: „The Moon is The Debris of a Spacecraft“ von Dark Nook
Closer: „one of these days Alice, bang! zoom! straight to the moon!“ von fenhalp
Musik: „Blue Moon“ von Harpo Marx / Public Domain Mark 1.0


[toggle title=”Skript zur Sendung”]
Unsere Erde ist schon etwas Besonderes, da haben wir echt Schwein gehabt. Sie ist der einzige Planet des Sonnensystems, auf dem man vernünftiges Stracciatella-Eis bekommt. Was toll ist, selbst, wenn man berücksichtigt, dass wir auch der einzige Planet des Sonnensystems sind, der etwas entwickelt hat wie „Modern Talking“. Ist wahrscheinlich so eine Yin- und Yang-Sache.

Und wir haben einfach den coolsten Mond. Ich meine, habt ihr euch schon einmal Phobos angekuckt, einen der Marsmonde. Hässlich wie die Nacht. Eigentlich mehr so eine Art felsige Kartoffel, aber nicht so hübsch wie unser perfekt runder Mond mit dem sympathischen Gesicht. Oder dem sympathischen Hasen, wie man in China so sagt.

Das wirklich Besondere an unserem Mond ist vor allem seine Größe. Absolut ist er zwar nur der fünftgrößte Mond im Sonnensystem, aber in Relation zu seinem Planeten ist er verdammt groß. Einige Astronomen sind der Meinung, dass Planet und Mond nicht der richtige Ausdruck ist für unsere Beziehung. „Doppelplanet“ wäre die passendere, fairere Methode für unser Minisystem.

Weil der Mond das am zweitbesten mit bloßem Auge zu erkennende Himmelsobjekt ist – die Sonne kann man ja nun wirklich nicht übersehen – hat er schon immer unsere Phantasie angeregt. Und schon lange fragt man sich: Wie sind wir eigentlich zu diesem Trabanten gekommen? Das er der Müll eines Alien-Todessterns ist, wie im Opener vorgeschlagen, ist dabei wohl die am… hüstel… wenigsten plausible Vorstellung.

Die gängigste Theorie war lnage Zeit die Schnupfentheorie. Mit anderen Worten: Den Mond haben wir uns vor langer Zeit eingefangen. Da gab es also eine Erde und der Mond hat einmal vorbeigeschaut und – schwupps, hastenich gesehen – geriet er in unsere Gravitationsfalle.

Die Theorie hört man ganz selten heute immer noch, aber in Wirklichkeit weiß man schon seit 40 Jahren, dass es so eher nicht passiert ist. Das mit dem Einfangen passiert schon einmal, wahrscheinlich hat das der Mars so gemacht mit seiner Kartoffel. Höhöhö…

Aber weil der Mond so groß ist, müssten für diese Theorie so viele verschiedene Randbedingungen ganz genau passen, dass sie sich kaum noch mathematisch simulieren lässt. 100%ig kann man die Schnupfentheorie also nicht ausschließen, aber durchaus 99%ig. Denn seit wir auch tatsächlich echtes Mondgestein untersuchen können, dass uns Astronauten dankenswerterweise mitgenommen haben, wissen wir noch mehr. „Neil, mir fällt gerade ‘was ein. Hast Du die Steinderl eingepackt? Na klar, Buzz, keine Panik!“

Wir sind mit dem Mond verwandt. Eng verwandt. Das sagen uns die Steinderl. Und deren Mix an Elementen und ihren Isotopen. Ein Isotop ist ein Atom, dass zum Element Dingbums gehört, also genauso viele Protonen hat, aber verschieden viele Neutronen. Sauerstoff zum Beispiel hat die Ordnungszahl 8, die bleibt immer gleich. Aber es gibt Sauerstoffe in den Ausführungen 16, 17 und 18.

Und die mengenmäßige Verteilung dieser Isotope ist so etwas wie ein Fingerabdruck eines Planeten. Das Sauerstoff-Rezept, das wir auf der Erde benutzen ist typisch für unsere Ecke des Sonnensystems. Untersucht man ein Steinderl vom Mars, dann verwendet das ein anderes Isotopen-Gemisch. Weil er eben aus einer anderen Ecke stammt. Und da sind eben einige Dinge eben anders. Z.B. Strahlung oder Gravitation und Magnetfeld der Sonne, was dann zum Mars-typischen Mix führt.

Und der typische Sauerstoffmix der Erde findet sich auch auf dem Mond. Er muss also in unserer Ecke entstanden sein. Oder sogar direkt aus der Erde stammen. Das führt zur Plopp-Theorie. Einst, als die Erde noch ein flüssiger Magmaklumpen war, gab es um die Taille herum Probleme. Es bildete sich eine Wulst am Äquator. Ein Rettungsring. Love-Handles.

Und als das Problem zu dringend wurde, da löste sich die Pfunde um den Äquator einfach vom Planeten ab und begannen ihre Existenz als Mond. Ich stelle mir vor, dass es dabei „Plopp“ gemacht hat. Und die Erde danach tief durchgeatmet hat.

Kann schon einmal passieren, so eine Blitzdiät. Aber einiges spricht dagegen. Vor allem eines: Damit das passiert, hätte sich die Erde viel schneller drehen müssen, so mit 2 Stunden pro Umdrehung statt mit 24. Und es gibt keine Erklärung dafür, warum das Tempo so nachgelassen haben sollte.

Also kam schon in den Siebzigern die Theorie vom Great Impact auf. Die Erde war noch blutjung und hatte erst begonnen, sich etwas zu sammeln und abzukühlen, als sie von einem Asteroiden getroffen wurde. Oder eher einem anderen Planeten. Den haben wir Theia getauft und so groß wie der Mars wird er wohl gewesen sein.

Weil er die Erde nicht in der Mitte getroffen wurde, wurde sie dabei nicht ganz pulverisiert. Aber der gesamte Mantel wurde weggesprengt und der Rest durch die Hitze des Aufschlags noch einmal gut durchgekocht. Das erklärt den Eisenmangel des Monds. Vor dem Aufschlag hatte sich die Erde schon so weit beruhigt, dass viel vom Eisen schon abgesunken war in den Kern. Darum wenig Eisen auf dem Mond.

Interessant ist nun die Frage, was dann wohl mit Theia selber passiert ist. Die hat es natürlich auch weitgehend zerlegt, klar, aber was wurde aus dem Kern? Hat den die Erde geschluckt oder der Mond? Anders ausgedrückt: Wie heftig war der Aufprall? Ist Theia sanft aufgeschlagen, nur am Rand, dann wäre der Mond mehr Theia als Erde. Oder war der Aufschlag richtig saftig, so dass die Erde den Großteil des Angreifers assimiliert hat?

Schon länger rechnen und simulieren wir an dieser Theorie herum und wissen, dass sie – in Variante 1 oder 2 – im Prinzip diejenige ist, die mit den Fakten am allerbesten übereinstimmt. Vor 4,5 Milliarden traf Theia die Erde und der Mond wurde dabei abgesprengt. Im allgemeinen galt bisher die sanftere Einschlagstheorie als die plausiblere.

Aber seit 2006 wissen wir eben um diesen identischen Sauerstoff-Fingerabdruck. Die Wahrscheinlichkeit, dass Theia rein zufällig die gleiche Verteilung an Sauerstoff-Isotopen hat wie die Erde, ist sehr gering.

Erst letztes Jahr wurden unsere Messergebnisse so genau, dass wir nun ein weiteres Indiz für die andere Theorie haben. Diejenige mit dem heavy impact. Kun Wang und Stein Jacobsen von der Harvard University, haben vor einer Woche ein Paper in der Nature veröffentlicht, dass diese Theorie untermauert.

Es gelang ihnen, den Nachweis von Kalium-Isotopen zehnmal genauer hinzukriegen als das bisher möglich war. Und wenn man nun sieben Steinderl vom Mond mit anderen von der Erde vergleicht, dann entdeckt man, dass im Mondgestein die Konzentration von Kalium 41 übereinstimmend 0,04 Prozent höher ist als im Erdgestein.

Diese Ungleichverteilung, so die Autoren, kann nur durch Hochdruck entstehen, z.B. wenn sich der Mond komplett neu formiert hat. So wie das eben bei der heavy impact-Theorie der Fall ist. Durch diese extrem genaue Messung und diesen winzigen Unterschied, ist diese Variante seit einer Woche wieder die wahrscheinlichere.

Dann hätte Theia die Erde volle Breitseite erwischt. Die Kerne hätten sich zu einem neuen flüssigen Kern vereint und der Rest beider Planeten hätte eine dichte Dampfwolke gebildet, die 500 mal so groß gewesen ist wie die Erde heute. Und daraus, aus dem Dampf dieser Riesenkatastrophe hätte sich in Millionen von Jahren unser Mond kondensiert.

Ohne Eisen, aber mit dem gleichen Sauerstoff-Fingerabdruck wie die gemeinsamen Eltern. Wie Erde und Theia. Vor 4,5 Milliarden Jahren.
Das macht uns Menschen eigentlich auch ein bisschen zu Theianern. Cool, oder?
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