Der Ursprung des Mondes blieb jahrhundertelang ein tiefes Rätsel. Frühe Theorien umfassten die Einziehung durch die Schwerkraft, die Koformation mit der Erde und sogar die Spaltung auf der Erde. Die Analyse von Mondproben, die von den Apollo-Missionen mitgebracht wurden, revolutionierte jedoch unser Verständnis und führte zu der heute vorherrschenden Hypothese:Rieseneffekt bei Théia.
| Annahme | Zeitraum | Hauptargumente | Große Probleme | Hauptverteidiger |
|---|---|---|---|---|
| Erdspaltung | 1878-1960 |
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| George Darwin (Sohn von Charles Darwin), Harold Jeffreys |
| Gravitationseinfang | 1909-1969 |
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| Thomas Jefferson Jackson Siehe, Gordon MacDonald |
| Co-Bildung (binäre Akkretion) | 1940-1969 |
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| Carl Friedrich von Weizsäcker, Gerard Kuiper |
| Niederschlag (Kondensation) | 1960-1969 |
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| Harold Urey |
Quelle :Historisches Archiv der NASA, Zeitschrift für Geschichte der Astronomie (2004), Jahresrückblick auf die Erd- und Planetenwissenschaften (1975)
Nach dieser Theorie kollidierte vor etwa 4,5 Milliarden Jahren ein Himmelskörper von der Größe des Mars namens Theia mit der Protoerde. Dieser katastrophale Einschlag hätte einen Teil des Erdmantels verdampfen lassen und Trümmer in die Umlaufbahn geschleudert. In nur wenigen Jahrhunderten hätten sich diese Trümmer zu unserem Mond zusammengelagert.
Isotopenanalysen zeigen eine bemerkenswerte Ähnlichkeit zwischen der Zusammensetzung des Mondes und der des Erdmantels, insbesondere für Sauerstoffisotope (\(^{16}O\), \(^{17}O\), \(^{18}O\)). Diese Ähnlichkeit deutet stark auf einen gemeinsamen Ursprung hin und stützt die Wirkungshypothese.
| Art des Beweismittels | Beobachtung | Interpretation | Implikationen für die Wirkung | Wichtige Referenzen |
|---|---|---|---|---|
| Sauerstoffisotope | Δ17O identisch mit ±0,016‰ zwischen Erde und Mond | Gleicher Originaltank für Materialien | Theia und Proto-Erde müssen ähnliche Isotopenzusammensetzungen gehabt haben | Wiechert et al. (2001), Wissenschaft |
| Siderophile Elemente | Mangel an siderophilen Elementen (Ni, Co, W) im Mondmantel | Erschöpfung aufgrund von Theias metallischem Herzen | Der Mond entstand hauptsächlich aus dem Mantel des Impaktors und der Erde | Ringwood (1979), EPSL |
| Flüchtig | Deutlicher Abbau von K, Na, Pb im Vergleich zur Erde | Verdunstung bei Aufprall mit hoher Energie | Während der Akkretion sind Temperaturen >2000K erforderlich | Day & Moynier (2014), Phil. Trans. |
| Fe/Mn-Verhältnisse | Fe/Mn ∼70 identisch in Mond- und terrestrischen Basalten | Gleicher Schichtbildungsprozess | Gemeinsame Quelle für Mantelmaterialien | Drake et al. (1989), G.C.A. |
| Titanisotope | ε50Ti identisch mit ±0,05 ε-Einheiten | Vollständige Durchmischung der Tanks nach dem Aufprall | Effiziente Homogenisierung der Akkretionsscheibe | Zhang et al. (2012), Natur |
| Wolframisotope | Überschuss182W in Mondgestein (∼27 ppm) | Frühe Differenzierung in den ersten 60 Millionen Jahren | Rasantes Training nach Rieseneinschlag | Touboul et al. (2015), Natur |
| Mg/Si-Verhältnis | ∼1,2 höher als bei Chondriten | Forsterit-Anreicherung (Mg2SiO4) | Selektives teilweises Aufschmelzen beim Aufprall | Taylor und Jakes (1974), Proc. LSC |
Quellen:Wiechert et al. (2001), Day & Moynier (2014), Zhang et al. (2012), Touboul et al. (2015)
Nach dem Aufprall gelangten die ausgeschleuderten Trümmer in eine Umlaufbahn um die Erde. Unter dem Einfluss der Schwerkraft begannen diese Trümmer zu verklumpen und immer größere Körper zu bilden. Dieser Prozess, Akkretion genannt, führte letztendlich zur Entstehung des Mondes.
Hinweis: :
Der Mond erreichte wahrscheinlich in weniger als 100 Jahren 90 % seiner heutigen Masse, es dauerte jedoch bis zu 10 Millionen Jahre, bis er vollständig abgekühlt war und seine endgültige innere Struktur erhalten hatte.
Nach seiner Entstehung befand sich der Mond aufgrund der beim Aufprall und der Akkretion freigesetzten Energie zunächst in einem geschmolzenen Zustand. Im Laufe der Zeit kühlte es ab und durchlief einen Differenzierungsprozess, bei dem die dichteren Materialien zur Mitte hin flossen und den Kern bildeten, während die weniger dichten Materialien die Kruste bildeten.
Die Oberfläche des Mondes, die wir heute sehen, ist das Ergebnis einer Milliarden Jahre langen Evolution. Krater, Mondmeere (oder „Maria“) und Berge sind allesamt Merkmale, die von seiner komplexen geologischen Geschichte zeugen. Meteoriteneinschläge, vulkanische Aktivität und Gezeitenkräfte spielten alle eine Rolle bei der Gestaltung der Mondoberfläche.
| Phase | Dauer nach dem Aufprall | Schlüsselereignis |
|---|---|---|
| Trümmerscheibe | 0-10 Jahre | Materialien im chaotischen Orbit |
| Kondensation | 10-100 Jahre | Dampfverfestigung |
| Akkretion | 100-1000 Jahre | Entstehung der ersten Planetesimale |
| Sphärisierung | 1000-10.000 Jahre | Gravitationsausgleich |
| Differenzierung | 10.000-1 Mio. Jahre | Bildung von Mantel und Kruste |