Mondentstehung neu gerechnet: Manchmal gibt es gleich einen ganzen Mond

Vor rund 4,5 Milliarden Jahren stieß die junge Erde mit Theia zusammen, einem Körper etwa von der Größe des Mars. Nach der gängigen Theorie entstand daraus eine Trümmerscheibe um die Erde, aus der sich nach und nach der Mond sammelte.

Ein Team um Adeene Denton vom Southwest Research Institute hat diesen Einschlag neu simuliert, nach eigenen Angaben zum ersten Mal mit realistischer Festigkeit des Gesteins. Bei einem so energiereichen Zusammenstoß galt sie bisher als unerheblich. Die Studie ist am 1. September in The Astrophysical Journal Letters erschienen.

Ausgangspunkt ist der klassische Fall: Einschlag unter 45 Grad mit der gegenseitigen Fluchtgeschwindigkeit, etwa 9 km/s. Für diesen Fall hat das Team vor allem die Temperatur im Inneren beider Körper verändert, angegeben als Oberflächentemperatur von 400, 800 oder 2000 Kelvin. In weiteren Läufen wichen Winkel und Geschwindigkeit nur wenig davon ab: 43 bis 47 Grad, das 0,96- bis 1,05-Fache der Fluchtgeschwindigkeit.

Das Ergebnis hängt an der Temperatur. Laut Studie lieferte eine heiße, aber noch feste Theia bei sonst gleichen Bedingungen einen ganzen Mond. Eine kältere und damit festere Theia ergab die klassische Trümmerscheibe. In einigen Läufen war laut den Pressemitteilungen schon nach rund fünf Stunden ein zusammenhängender Mond da. Den Unterschied macht die Festigkeit in den äußeren paar hundert Kilometern von Theia, weil sie bestimmt, wie stark sich der Körper verformt.

Die Autoren lesen daraus einen möglichen Hinweis auf den Zeitpunkt. Junge Planeten sind heiß und kühlen mit der Zeit ab. Ein früher Einschlag würde deshalb eher einen ganzen Mond liefern, ein späterer eher eine Scheibe. Das ist eine Folgerung aus dem Modell, keine Messung. Ungeklärt bleibt außerdem, warum Erde und Mond chemisch so ähnlich sind.

In UW-SIM lässt sich der klassische Anflug nachstellen. Den Aufprall rechnet UW-SIM viel gröber, mit einem einfachen Skalengesetz.