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Astronomie:Als die Erde zwei Monde hatte

Lange schon rätseln Astronomen, wieso die Vorder- und Rückseite des Mondes so unterschiedlich sind. Nun gibt es eine neue mögliche Erklärung: Ursprünglich hatte die Erde demnach zwei Trabanten, die kollidierten. Allerdings nicht so, wie man es von anderen Zusammenstößen von Himmelskörpern kennt.

Zwei Monde, die den Planeten Erde Seite an Seite umkreisen - hätte sich dieses Bild geboten, wenn man in der Jugend unseres solaren Planetensystems den Blick zum Firmament gehoben hätte?

Mond Kollision

Ohne einen großen Krater zu hinterlassen, ist ein Himmelskörper in den Mond gekracht, vermuten Astronomen der University of California. Der kleine Mond besaß ihnen zufolge etwa vier Prozent der Masse seines großen Nachbarn. Seine Bestandteile bilden nun die Oberfläche der Rückseite des Mondes.

(Foto: Martin Jutzi/Erik Asphaug)

Natürlich gab es damals keine Augenzeugen. Doch Gestalt, Zusammensetzung und Bewegung der Himmelskörper geben genug Informationen, um sich mit Hilfe von Computermodellen eine Vorstellung davon zu machen, wie unsere Welt entstanden sein könnte.

Mit Hilfe eines solchen Modells haben Wissenschaftler der University of California in Santa Cruz (UCSC), USA, festgestellt, dass die Erde möglicherweise einmal zwei Trabanten besaß.

Entstanden wären die zwei Monde vermutlich aus Trümmern, die durch die Kollision der Erde mit einem marsgroßen Himmelskörper vor 4,6 Milliarden Jahren ins All geschleudert wurden. Bislang war man davon ausgegangen, dass sich solche Trümmer zu nur einem Mond verbunden hätten. Doch ein weiterer Trabant mit einem Durchmesser von etwa 1300 Kilometern verweigerte möglicherweise die Vereinigung mit dem größeren Nachbarn - zumindest vorläufig.

Er kreiste in einem relativ stabilen Orbit um die Erde - etwas vor oder hinter dem Mond. Für die folgenden Jahrmillionen entfernten sich beide Himmelskörper langsam von der Erde, bis sie etwa ein Drittel der jetzigen Distanz des Mondes erreicht hatten. Dort wirkte sich die Schwerkraft der Sonne dann so stark auf die zwei Trabanten aus, dass sie sich einander näherten - und schließlich zusammenstießen.

Anders als beim häufig beobachteten Einschlag, etwa von Meteoriten, erfolgte die Kollision jedoch nicht mit einer Geschwindigkeit und Wucht, die zu einem tiefen Krater führte. Vielmehr handelte es sich um einen relativ langsamen Vorgang: Der kleine Mond prallte nach Einschätzung der Wissenschaftler mit einer Geschwindigkeit von nur zwei bis drei Kilometern pro Sekunde auf seinen Nachbarn und löste sich auf. Seine Bestandteile legten sich als 50 Kilometer dicke Schicht auf den größeren Nachbarn.

Dieser Prozess würde einige Beobachtungen erklären, die die Astronomen bislang vor Rätsel gestellt haben. So ist die der Erde zugewandte Seite des Mondes relativ niedrig und flach, die Mondkruste weist dort auffällig viel Kalium, seltene Erden (rare earth-elements) und Phosphor auf, die sogenannte KREEP-Schichten charakterisieren. Die abgewandte Seite ist dagegen höher und bergiger, die Kruste ist dort weitaus dicker.

Aufgrund ihrer Computersimulation vermuten Erik Asphaug und Martin Jutzi von der UCSC, dass der zum Zeitpunkt der Kollision noch flüssige KREEP-haltige Magma-Ozean unter der Oberfläche dieser Seite zur gegenüberliegenden Hälfte gedrückt wurde, dort als Lava weite Teile überflutete und so die großen, dunklen Ebenen, die sogenannten Meere (Maria), bildete. Aus diesem Grund sollen sich dort auch mehr KREEP-Schichten finden.

Zwar gibt es weitere Erklärungsmöglichkeiten für die Unterschiede der Vorder- und Rückseite des Mondes. So hatte Francis Nimmo von der Universität in Santa Cruz im vergangenen Jahr Gezeitenkräfte als mögliche Ursache beschrieben. Die Theorie seiner Kollegen bezeichnet er jetzt aber als "elegant". Noch gebe es nicht genügend Daten, um festzustellen, welche Modelle die beste Erklärung bieten. "Mit Hilfe von weiteren Daten von Raumfahrzeugen und - hoffentlich - Proben vom Mond, wird es klarer werden, welche der zwei Hypothesen eher stimmt", fügt Nimmo hinzu.

Große Hoffnung setzen die Astronomen in die Grail-Mission der Nasa, die im September 2011 gestartet werden soll. Zwillingssonden sollen das Schwerefeld des Mondes genau vermessen und so Aufschluss geben über das Innere des Himmelskörpers von der Kruste bis zum Kern.

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