Mondentstehung: Frontalaufprall auf die Ur-Erde?

[astronews.com Redaktion]

Der Vergleich von Gestein aus verschiedenen Regionen der Erde und vom Mond lieferte Wissenschaftlern jetzt neue Hinweise auf die Kollision, durch die einmal unser Mond entstanden ist. Danach prallte ein marsgroßes Objekt frontal auf die Ur-Erde. Bislang waren viele Forscher von einem eher flachen Aufschlagwinkel ausgegangen. (8. Februar 2016)

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[pane]

hallo, ich habe da mal eine Frage zu der Mondentstehung: Bei dem Aufprall ist doch eine Menge Material ins Weltall geschleudert worden. Aus dem meisten ist der Mond entstanden. Ein Teil ist zurück auf die Erde gefallen. Ein kleiner Teil ist sicherlich auch auf die Sonne oder irgend einem anderen Planeten gefallen, oder hat das Sonnensystem ganz verlassen. Aber da wird es doch sicherlich auch einen Rest gegeben haben, der zwar die Erdumlaufbahn verlassen hat, aber nicht das Sonnensystem, das müsste doch als Asteroid um die Sonne kreisen, oder?

mit freundlichen Grüßen
pane

[Bernhard]

das müsste doch als Asteroid um die Sonne kreisen, oder?

Korrekt. Die Energie ist beim Aufprall so groß, dass die Trümmer prinzipiell über das gesamte Sonnensystem und darüber hinaus verteilt werden. Gut möglich, dass man irgendwann also noch alte Trümmer im Weltall oder auf Mars oder Venus findet. Die Zuordnung dürfte aber genauso schwer, wie beim Mondgestein selbst werden, weil die Trümmer ja auch von Theia stammen können.

[Bynaus]

Die Trümmer der Kollision selbst dürften nicht mehr als Asteroiden um die Sonne kreisen, wenn du das meinst. Die Bahnen von Asteroiden im inneren Sonnensystem sind nicht stabil, wegen der Möglichkeit von Begegnungen mit den Planeten haben sie eine Lebensdauer von etwa 10 Mio Jahren. Die meisten werden aus dem System geschleudert oder stürzen in die Sonne, ein paar wenige kollidieren mit Planeten. Deshalb waren die Theia-Trümmer nach ein paar 100 Mio Jahren oder so sicher alle weg (dass wir immer noch erdnahe Asteroiden haben kommt davon, dass Jupiter ständig neue aus dem Asteroidengürtel liefert...).

Aber es ist durchaus denkbar, dass einige Asteroiden im Gürtel aus diesen Trümmern stammen, oder dass sie als Einschlüsse in den Regolith-Schichten grösserer Asteroiden bis heute überlebt haben. Man sucht danach, aber es wäre eher schwierig, einen direkten Zusammenhang zur Theia-Kollision herzustellen.

Die neue Forschungsarbeit sagt im Prinzip nichts neues ausser dass der Mond und die Erde in ihrer Sauerstoff-Isotopen-Zusammensetzung immer noch sehr ähnlich sind (es gab eine Gruppe deutscher Wissenschaftler, die vor zwei Jahren einen Unterschied gefunden haben wollten). Ein existierender Unterschied würde eine weniger starke Mischung von Erd- und Theia-Material benötigen. Stärkere Mischungen benötigen "frontalere" Kollisionen (sofern man wirklich glaubt, dass die Proto-Erde und Theia wirklich einen Unterschied in ihrer Sauerstoff-Isotopen-Zusammensetzung aufwiesen). Ergo: kein Unterschied -> frontalere Kollision.

[IceyJones]

die ganze studie basiert auf der vermutung, dass theia grundverschieden zur urerde sein musste. aber warum eigentlich!?

der materie-mix der beiden ur-planeten kann doch auch völlig identisch gewesen sein! schliesslich sind BEIDE in einer
ähnlichen region um die sonne entstanden, sonst wäre ja eine kollision gar nicht möglich gewesen. ergo wird die materieverteilung
ähnlich sein MÜSSEN!

ich finde diese schlussfolgerung an den haaren herbeigezogen. und ich habe auch noch KEINE simulation gesehen die zeigt, dass
der mond bei einer frontalkollision entstehen könnte.

[Bynaus]

die ganze studie basiert auf der vermutung, dass theia grundverschieden zur urerde sein musste.

Nicht grundverschieden - aber vermutlich zumindest leicht verschieden in der Isotopenzusammensetzung. Zwischen Meteoriten gibt es beträchtliche Unterschiede in dieser Hinsicht. Auch der Mars hat typischerweise 0.3 Promille mehr Sauerstoff-17 (17O) als die Erde, während die Vesta etwa 0.25 Promille weniger 17O als die Erde hat. Man geht deshalb davon aus, dass es einen Gradienten in der Sauerstoff-Isotopenzusammensetzung (Absolute Unterschiede im 17O) im Sonnensystem gab, oder zumindest erhebliche lokale Variationen. Wenn der Mars die Erde treffen würde, hätte der resultierende Mond einen deutlich messbaren Unterschied in seinem 17O im Vergleich zu jenem der Erde.

Nichtdestotrotz, deine Vermutung, dass das innere Sonnenystem isotopisch homogen gewesen sein könnte, wird gegenwärtig auch unter Wissenschaftlern diskutiert.

und ich habe auch noch KEINE simulation gesehen die zeigt, dass
der mond bei einer frontalkollision entstehen könnte.

Doch, Cúk & Stewart, 2012 (Science). http://adsabs.harvard.edu/abs/2012Sci...338.1047C

[pane]

Wenn die Durchmischung nicht perfekt wäre, müsste man vor allem auf der Erde Gestein mit unterschiedlichem 17O und 18O finden. Man sollte mal im inneren Erdkern nachschauen. *wegrenn*

mit freundlichen Grüßen
pane

[mac]

Hallo pane,

Wenn die Durchmischung nicht perfekt wäre, müsste man vor allem auf der Erde Gestein mit unterschiedlichem 17O und 18O finden. Man sollte mal im inneren Erdkern nachschauen. *wegrenn*

da der ja wohl überwiegend aus Eisen besteht, wäre das wohl etwas über's Ziel hinaus gebohrt.

Es geht aber viel einfacher. Das zu untersuchende Material kommt z.B. ganz freiwillig zu uns. Pazifischer Feuerring, Atlantischer Rücken, ...

Herzliche Grüße

MAC

[Bynaus]

Wenn die Durchmischung nicht perfekt wäre, müsste man vor allem auf der Erde Gestein mit unterschiedlichem 17O und 18O finden.

Nach 4.5 Milliarden Jahren Vulkanismus und Mantelkonvektion wohl kaum mehr - alles längst homogenisiert, mit der Ausnahme von ein paar sehr alten Krustengesteinen (Isua, z.B.).

Übrigens: natürlich variiert die Sauerstoff-Isotopen-Zusammensetzung von irdischen Materialien etwas. Wenn z.B. Wasser verdampft, dann ist der Dampf in 16O und (etwas weniger) 17O angereichert relativ zum ursprünglichen Wasser. Das zurückbleibende Wasser ist dann natürlich an 18O angereichert relativ zum ursprünglichen Wasser. Das macht man sich u.a. in der Klimaforschung zu Nutze, um Paläotemperaturen mit Hilfe von Eis zu rekonstruieren. Hier geht es aber um Massen-UN-abhängige Isotopenfraktionierung. Mars hat mehr 17O ohne dass dies durch eine passende Variation in 16O bzw. 18O (je nach dem, was man als Referenz ansieht) begleitet wäre. Diese 17O-Variationen korrelieren auch mit anderen Massen-unabhängigen Isotopenfraktionierungen in anderen Elementen (z.B. Ti, Cr), man nimmt deshalb an, dass sie zumindest teilweise einen nukleosynthetischen Urpsrung haben, also in Supernova-Explosionen zustande gekommen sind. Darüber hinaus spielt noch ein Massen-unabhängiger Fraktionierungseffekt im Solaren Nebel eine Rolle, den man "Self Shielding" nennt und der, fernab der Sonne, zu einer Abreicherung des sich bildenden Eises in 16O (relativ zu 17O und 18O) führt.

[Aries]

Nicht grundverschieden - aber vermutlich zumindest leicht verschieden in der Isotopenzusammensetzung. Zwischen Meteoriten gibt es beträchtliche Unterschiede in dieser Hinsicht. Auch der Mars hat typischerweise 0.3 Promille mehr Sauerstoff-17 (17O) als die Erde, während die Vesta etwa 0.25 Promille weniger 17O als die Erde hat. Man geht deshalb davon aus, dass es einen Gradienten in der Sauerstoff-Isotopenzusammensetzung (Absolute Unterschiede im 17O) im Sonnensystem gab, oder zumindest erhebliche lokale Variationen. Wenn der Mars die Erde treffen würde, hätte der resultierende Mond einen deutlich messbaren Unterschied in seinem 17O im Vergleich zu jenem der Erde.

Nichtdestotrotz, deine Vermutung, dass das innere Sonnenystem isotopisch homogen gewesen sein könnte, wird gegenwärtig auch unter Wissenschaftlern diskutiert.

Mars und Vesta sind aber in weiterer Entfernung zur Sonne entstanden als die Erde. Und die restlichen Planeten des inneren Sonnensystems sind in geringerer Entferung entstanden.

Theia soll aber in fast demselben Abstand zur Sonne, wie die Erde entstanden sein, und dann irgendwann bis zum Zusammenstoß der Erde als Trojaner gefolgt sein.

Daher kann man Theia meines Erachtens nicht mit Vesta, dem Mars und anderen Objekten des inneren Sonnensystems vergleichen. Sie kann sich bei ihrer Entstehung aus genau demselben Bereich der Staub- und Gasscheibe der Sonne gespeist haben wie die Erde.