Erst der Mond, dann die Erde: Neue Theorie kehrt die Entstehungsgeschichte um

Eine Künstlerin

Künstlerische Illustration des heißen, geschmolzenen Mondes der Erde, wie er sich aus einer Synestie bildet: ein riesiger, sich drehender Donut aus verdampftem Gestein, der durch die Kollision zweier anderer planetengroßer Objekte entstanden ist. (Bildnachweis: Sarah Stewart/UC Davis basierend auf NASA-Rendering)



Der Mond der Erde hat sich in einer Wolke aus geschmolzenem Gestein gebildet, und dies möglicherweise vor der Entstehung unseres Planeten, schlägt eine neue Theorie vor.



Wissenschaftler nenne eine solche Wolke eine Synestie , ein Donut-förmiger Ring aus Trümmern voller geschmolzenem Gestein, der sich nach einer Protoplanetenkollision bildet. In diesem Fall wäre es zu Beginn der Geschichte unseres Sonnensystems eine massive Kollision gewesen. Nach der neuen Theorie bildete sich der Mond innerhalb weniger Dutzend Jahre nach dem Absturz, als die Synestia schrumpfte und abkühlte. Die Erde entstand anschließend etwa 1.000 Jahre nach dem Mond.

'Die neue Arbeit erklärt Merkmale des Mondes, die mit aktuellen Ideen schwer zu lösen sind', sagte Koautorin Sarah Stewart, Professorin für Erd- und Planetenwissenschaften an der University of California, Davis, in einer Erklärung der Universität. [ Wie der Mond entstand: 5 wilde Theorien ]



'Der Mond ist chemisch fast identisch mit der Erde, aber mit einigen Unterschieden' Sie hat hinzugefügt . 'Dies ist das erste Modell, das dem Muster der Zusammensetzung des Mondes entsprechen kann.'

Wirkungstheorien

Eine Synestie ist ein hypothetisches Objekt, das erstmals 2017 von Stewart und einem Absolventen der Harvard University, Simon Lock, vorgeschlagen wurde. Sie sind auch Co-Autoren der neuen Studie.

Im Jahr 2017 modellierten Lock und Stewart die Kette von Ereignissen, die auftreten würden, nachdem erdgroße felsige Planeten in andere große Objekte zerschmettert und viel Energie und Schwung mit sich trugen. Das vorhergesagte Ergebnis war laut eine Donut-förmige Scheibe in diesem Jahr veröffentlichte Pressematerialien. Ihr Name für das neu beschriebene Objekt, Synestia, leitet sich von der Vorsilbe „syn-“ (zusammen) und der griechischen Göttin „Hestia“ ab, die Architektur und Bauwerke repräsentiert.



Synestien wurden noch nicht am Himmel gesichtet, aber die Autoren vermuten, dass die Objekte relativ kurzlebig sind. Nach ihrer Bildung können sie nur wenige hundert Jahre bestehen bleiben. Synestien, die Gasriesenplaneten oder -sterne bildeten, könnten jedoch aufgrund ihrer größeren Größe länger dauern, sagten die Autoren.

Im Jahr 2017 konzentrierte sich das Team darauf, wie Planeten nach großen Einschlägen entstehen könnten. (Das heute übliche Modell für die Planetenentstehung deutet auf Kernakkretion durch aneinander haftende Gasmoleküle und Staubpartikel hin.) Damals deuteten Lock und Stewart jedoch an, dass Synestien auch nützlich sein könnten, um die Mondentstehung zu erklären – insbesondere weil der Erdmond ist in seiner Zusammensetzung unserem Planeten so ähnlich.

Der Mond ist die Erde



Der Mond ist der nächste Nachbar der Erde, aber seine Ursprünge gehen auf eine gewaltsame Geburt vor Milliarden von Jahren zurück. Sehen Sie in dieser guesswhozoo.com-Infografik, wie der Mond entstanden ist.(Bildnachweis: Von Karl Tate, Infografik-Künstler)

Die meisten Astrophysiker vermuten heute, dass der Mond durch eine Kollision entstanden ist, aber diese Theorie unterscheidet sich ein wenig vom Synestia-Ansatz. Die kanonische Theorie besagt, dass vor einigen Milliarden Jahren ein marsgroßes Objekt auf die Erde prallte. Die Erde blieb größtenteils intakt, aber die Kollision erzeugte einige Trümmer. Im Laufe der Zeit verschmolzen die kleinen Trümmerteile zum Mond. [ Wie der Mond entstand (Infografik) ]

'Im kanonischen Szenario genug Masse in die Umlaufbahn zu bringen ist eigentlich sehr schwierig, und es gibt einen sehr engen Bereich von Kollisionen, die dies möglicherweise tun', sagte Lock in einer Erklärung der Harvard University .

Die ältere Kollisionstheorie ist nicht die einzige Erklärung für die Geschichte unseres Mondes. Einige Wissenschaftler vermuten, dass die Erde und der Mond zusammen entstanden sind (Co-Formation-Theorie), während andere sagen, dass der Mond früher ein frei fliegendes Objekt war, das von der Erde eingefangen wurde (Capture-Theorie). Es gibt sogar eine Theorie, die besagt, dass die Erde der Venus den Mond gestohlen hat.

Geschmolzener Regen

So entstand der Mond, wie von der neuen Synestia-Theorie vorgeschlagen. Eine riesige Kollision schlug in die Proto-Erde ein, verdampfte etwa 10 Prozent des Gesteins und verflüssigte den Rest. Dadurch entstand eine Synestie. Im Laufe der Zeit kondensierte ein wenig flüssiges Gestein in der Nähe des Zentrums der Materialwolke. Als die geschmolzene Struktur ihre Wärme verlor, kondensierte das Gestein weiter und regnete in Richtung des Zentrums der Synestia.

'Die Niederschlagsrate ist etwa zehnmal höher als bei einem Hurrikan auf der Erde', sagte Lock. „Mit der Zeit schrumpft die gesamte Struktur und der Mond taucht aus dem Dampf auf. Schließlich kondensiert die gesamte Synestia, und was übrig bleibt, ist eine Kugel aus sich drehendem, flüssigem Gestein, die schließlich die Erde bildet, wie wir sie heute kennen.'

Lock sagte, dass die Synestia-Theorie besser ist als die ältere Impact-Theorie . Ein Grund ist, dass es besser erklärt, warum Mond und Erde ähnliche Isotope oder Elementtypen haben: weil sie aus derselben Wolke geschmolzenen Materials entstanden sind.

Der Mond ist auch frei von flüchtigen Stoffen, das sind Substanzen wie Wasserstoff, die eine niedrige Siedetemperatur haben. Die Synestia-Theorie legt nahe, dass dies daran liegt, dass sich der Mond bei einer hohen Temperatur von 4.000 bis 6.000 Grad Fahrenheit (ungefähr 2.200 bis 3.300 Grad Celsius) gebildet hat.

Besser noch, erklärte Lock, dass die Kollision nicht aus einem bestimmten Winkel erfolgen muss, um eine Synestie zu bilden. Für eine Synestie sind mehr Kollisionswinkel plausibel als für die ältere Kollisionstheorie, bei der eine junge Erde und ein marsgroßes Objekt ineinander prallen.

'Grundsätzlich ist dies das erste Modell, das die Komplikationen erklären konnte, und zwar quantitativ', sagte Lock. „Dies ist eine dramatisch andere Art, den Mond zu formen. Man denkt einfach nicht an einen Satelliten, der sich in einem anderen Körper bildet, aber genau das scheint zu passieren.'

Lock fügte hinzu, dass weitere Arbeiten geplant sind, um die Theorie besser zu definieren, insbesondere in Bezug auf die Interaktion des Mondes mit dem Dampf in der Synestia. „Wenn der Mond in diesem Dampf ist, was macht er mit diesem Dampf? Wie stört es es? Wie strömt der Dampf am Mond vorbei? Dies sind alles Dinge, die wir zurückgehen und genauer untersuchen müssen.'

Die Forschung wurde am Mittwoch (28. Februar) im Journal of Geophysical Research: Planets veröffentlicht.

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