Ein Anblick, auf den Science-Fiction-Fans nur hoffen können: Zwillingsmonde am Nachthimmel über der Erde. Aber es könnte vor etwa 4 Milliarden Jahren Realität gewesen sein. Ein neues Modell legt nahe, dass das mondferne Hochland durch eine Kollision mit einem kleineren Begleitmond in dem entstanden sein könnte, was Wissenschaftler der University of California in Santa Cruz als „den großen Splat“ bezeichnen.
Warum die nahe und die ferne Seite des Mondes so unterschiedlich sind, hat Planetenwissenschaftler lange Zeit verwirrt. Die nahe Seite ist relativ niedrig und flach, während die Topographie der anderen Seite hoch und bergig ist, mit einer viel dickeren Kruste.
Wir haben tatsächlich einen etwas schiefen Mond.
Die neue Studie, veröffentlicht im 4. August Ausgabe der Natur, baut auf dem „Rieseneinschlag“-Modell für die Entstehung des Mondes auf, bei dem ein marsgroßes Objekt zu Beginn der Geschichte des Sonnensystems mit der Erde kollidierte und Trümmer ausschleuderte, die sich zum Mond zusammenschlossen.
Nach dem neuen Computermodell wäre der zweite Mond um die Erde etwa 1.200 Kilometer (750 Meilen) breit gewesen und könnte aus derselben Kollision entstanden sein. Später fiel der kleinere Mond auf den größeren zurück und bedeckte eine Seite mit einer zusätzlichen Schicht fester Kruste, die mehrere Dutzend Kilometer dick ist.
„Unser Modell funktioniert gut mit Modellen des mondbildenden Rieseneinschlags, die vorhersagen, dass neben dem Mond selbst noch massive Trümmer in der Umlaufbahn der Erde zurückbleiben“, sagte Erik Asphaug, Professor für Erd- und Planetenwissenschaften an der UC Santa Cruz. „Es stimmt mit dem überein, was über die dynamische Stabilität eines solchen Systems, den Zeitpunkt der Abkühlung des Mondes und das Alter von Mondgesteinen bekannt ist.“
Andere Computermodelle haben einen Begleitmond vorgeschlagen, sagte Asphaug, der das Papier zusammen mit dem Postdoktoranden der UCSC, Martin Jutzi, verfasst hat.
Eine frühere Kollision mit einem kleineren Begleiter könnte erklären, warum die beiden Seiten des Mondes so unterschiedlich aussehen. Bildnachweis: Martin Jutzi und Erik Asphaug
Asphaug und Jutzi verwendeten Computersimulationen, um die Dynamik der Kollision zwischen dem Mond und einem kleineren Begleiter zu untersuchen, der etwa ein Dreißigstel der Masse des „Hauptmonds“ aufwies. Sie verfolgten die Entwicklung und Verteilung des Mondmaterials in der Folgezeit.
Der Aufprall zwischen den beiden Körpern wäre mit etwa 8.000 km/h (5.000 mph) relativ langsam gewesen, was langsam genug ist, damit Gesteine nicht schmelzen und sich kein Einschlagskrater bildet. Stattdessen hätten sich die Gesteine und die Kruste des kleineren Mondes über und um den größeren Mond herum ausgebreitet.
„Natürlich versuchen Impact-Modellierer, alles mit Kollisionen zu erklären. In diesem Fall erfordert es eine seltsame Kollision: Da es langsam ist, bildet es keinen Krater, sondern spritzt Material auf eine Seite“, sagte Asphaug. 'Es ist etwas Neues, darüber nachzudenken.'
Er und Jutzi gehen davon aus, dass der Begleitmond zunächst an einem der gravitativ stabilen „Trojanerpunkte“ gefangen war, die sich die Umlaufbahn des Mondes teilen, und destabilisiert wurde, nachdem sich die Umlaufbahn des Mondes weit von der Erde entfernt hatte. „Die Kollision hätte überall auf dem Mond passieren können“, sagte Jutzi. „Der letzte Körper ist schief und würde sich so umorientieren, dass eine Seite der Erde zugewandt ist.“
Das Modell kann auch Variationen in der Zusammensetzung der Mondkruste erklären, die auf der nahen Seite von vergleichsweise reich an Kalium, Seltenerdelementen und Phosphor (KREEP) reichem Gelände dominiert wird. Es wird angenommen, dass diese Elemente sowie Uran und Thorium im Magmaozean konzentriert waren, der als geschmolzenes Gestein zurückblieb, das unter der sich verdickenden Mondkruste erstarrte. In den Simulationen quetscht die Kollision diese KREEP-reiche Schicht auf die gegenüberliegende Hemisphäre und bereitet die Bühne für die Geologie, die jetzt auf der nahen Seite des Mondes zu sehen ist.
Während das Modell viele Dinge erklärt, ist die Jury unter den Planetenwissenschaftlern immer noch nicht über die vollständige Geschichte des Mondes und was wirklich passiert ist. Wissenschaftler sagen, dass der beste Weg, die Geschichte des Mondes herauszufinden, darin besteht, mehr Daten von Raumfahrzeugen im Mondumlauf zu erhalten und – noch besser – Rückkehrmissionen oder menschliche Missionen zur Erforschung des Mondes zu proben.
Quellen: Natur, UC Santa Cruz
