Ansichten der Rückseite (l.) und erdzugewandten Seite des Mondes. Copyright/Quelle: WikimediaCommons
Macau (China) – Der große Unterschied zwischen der stark von Kratern bedeckten Rückseite und der von großen Ebenen geprägten erdzugewandten Seite des Mondes stellt Wissenschaftler schon lange vor ein Rätsel. Eine neue Studie stützt nun die schon ältere Theorie, dass der Mond in der Frühgeschichte des Sonnensystems von einem Zwergplaneten getroffen wurde.
Wie das Team um Meng Hua Zhu vom Space Science Institute der Macau University of Science and Technology aktuell im „Journal of Geophysical Research: Planets“ (DOI: 10.1029/2018JE005826) berichtet, erbrachten die Schwerkraftmessungen der GRAIL-Mission 2012 detailliertere Angaben zur Struktur des Mondes – einschließlich der Erkenntnis, dass seine Kruste dicker ist und eine zusätzliche Materialschicht auf seiner Rückseite vorhanden ist.
Seit den Apollo-Missionen gibt es unterschiedliche Theorien, die Asymmetrie des Mondes zu erklären: Eine dieser Theorien besagt, dass es einst zwei Monde gab, die die Erde umkreisten und sich dann zu einem Mond vereinigten. Eine andere Idee vermutet, dass junger Zwergplanet die Sonne auf einer Umlaufbahn umkreiste, die ihn auf einen Kollisionskurs mit dem Mond brachte.
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„Das letztgenannte Szenario wäre etwas später eigetreten als die Verschmelzung der der angedachten Doppelmonde, nachdem der Mond bereits eine feste Kruste gebildet hatte“, erläutert Zhu. „Anzeichen einer solchen Kollision sollten aber auch bis heute in der Struktur der Mondkruste sichtbar sein.“
Mit Hilfe der detaillierten Gravitationsdaten von GRAIL haben die Forscher nun tatsächlich neue Einblicke in die Struktur der Mondkruste unter der Oberfläche gewonnen und die Daten genutzt, um verschiedene frühe Mond-Kollisionsszenarien zu testen. Hierzu führten die Autoren der Studie 360 Computersimulationen gewaltiger Einschläge auf dem Mond durch, um so herauszufinden, ob ein solches Ereignis vor Millionen von Jahren die von GRAIL festgestellte Kruste des heutigen Mondes reproduzieren könnten.
Tatsächlich zeigten diese Simulationen, dass die beste Erklärung für den heutigen asymmetrischen Mond ein großer Körper mit einem Durchmesser von etwa 780 Kilometern ist und mit 22.500 Kilometern pro Stunde auf die erdzugewandte Seite des Mondes einschlug. „Das wäre das Äquivalent zu einem Objekt, das etwas kleiner ist als der Zwergplanet Ceres“, erläutern die Forscher. Eine alternative Erklärung wäre ein etwas kleineres Objekt mit einem Durchmesser von 720 Kilometern, das mit 24.500 km/h auf- bzw. einschlug.
Die Topografie der erdnahen (l.) und der erdabgewandten Mondseite. Copyright: USG
„In beiden Szenarien hätte der Aufprall große Mengen an Material aufgeworfen, das auf die Mondoberfläche zurückgefallen und die ursprüngliche Kruste auf der Mondrückseite unter einer 5-10 Kilometern dicken Trümmerschicht begrub, wie sie die GRAIL-Daten belegt.“
Die neue Studie legt nahe, dass der Einschlagskörper (Impaktor) wahrscheinlich kein früher zweiter Mond der Erde war. „Um was auch immer es sich bei diesem Objekt gehandelt hatte – um einen Asteroiden oder Zwergplaneten – er befand sich wahrscheinlich auf einer eigenen Umlaufbahn um die Sonne, als er auf den Mond stieß“, so Zhu.
Das Kollisionsmodell liefere auch eine gute Erklärung für die ungeklärten Unterschiede der Isotope von Kalium, Phosphor und Seltenerdelementen wie Wolfram-182 zwischen den Oberflächen der Erde und des Mondes, erklären die Autoren der Studie weiter. Diese Elemente könnten von dem riesigen Aufprall stammen, der den Mond nach seiner Entstehung mit diesem Material versetzt hätte.
Auf diese Weise liefert die aktuelle Studie nicht nur eine Antwort auf die aktuellen Fragen zum Mond vor, sondern gibt möglicherweise auch Einblicke in die Struktur anderer asymmetrischer Welten in unserem Sonnensystem, wie etwa der Planet Mars.
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