Der Erdmond und die Mondmissionen

[Amelissan]

Hmm ein kritischer Parameter eurer Berechnungen dürfte ja der Abkühlungszustand der jungen Erde sein. Ebenso in dem von dir erwähnten Equilibrium-Modell. Gibt's da bestimmte Standardannahmen / Breakthrough-arbeiten die man nimmt? In dem Monster-abstract steht dazu ja nix
Ich frage, weil mich prinzipiell der Übergang Akkretionsscheibe -> Gas / wildes Fluidgemisch -> fester Planet interessiert.

@Ereignishorizont:
Ich will nicht klugscheißen, es ist nur, dass ich da gerade Raum für Missverständnisse sehe.
Das Theia-Impact-Modell sagt eben nur die gemessene Mondzusammensetzung voraus, wenn Theia auch sehr ähnlich wie die Erde zusammengesetzt war. Da dies aber unwahrscheinlich scheint, hat das Impact-Modell ein Problem. Mögliche Lösungen dazu hat Bynaus ja beschrieben.

Sollte du das nicht gemeint haben, bitte ich missverständlichst um Entschuldigung

[Spocky]

Die intensive Strahlung der frühen Sonne bestrahlt Materialien und produziert bestimmte Stoffe, natürlich wieder näher an der Sonne dran als weiter davon weg. Dann gibt es Anomalien durch radioaktiven Zerfall: Das kurzlebige Radionuklid Mangan-53 zerfällt zu Chrom-53. Mangan ist aber flüchtiger als Chrom, so dass die sonnennahen Objekte (in der Frühzeit des Sonnensystems, als es noch viel Mangan-53 gab) weniger Mangan einbauen können, und deshalb am Ende auch etwas weniger Chrom-53 haben. Oder die Strahlung von wahlweise der Sonne oder benachbarten Sternen sorgt für eine Isotopenfraktionierung im Sauerstoff, die man als "self-shielding" bezeichnet. Und so weiter... Am Ende mischt sich alles, aber nur teilweise, und so entstehen die unterschiedlichsten Materialien. Dass Theia in diesem "Chaos" exakt dieselbe Zusammensetzung bekommt wie die Erde, scheint unwahrscheinlich. Aber vielleicht war auch nicht ganz alles so chaotisch. Vielleicht war der innerste Teil der Scheibe, in dem die Erde entstand, mehr oder weniger einheitlich - auch dafür gibt es Hinweise. Aber dazu ein andermal mehr.

Wie lange galt die Sonne denn als "jung", sprich: Wie lange hatte sie diese intensive Strahlung? Bis nach der Mondentstehung oder nur davor? Der Mond entstand ja bereits vor 4,4 -4,5 Ga, also kurz nach Entstehen des Sonnensystems. Wenn der Abstand zur Sonne einen so entscheidenden Einfluss hatte, dann könnte auch darin der Schlüssel zur Lösung verborgen liegen^^

[EREIGNISHORIZONT]

@ Bynaus und Amelissan
Vielen Dank für die Erklärungen.

Spielt denn auch der Strahlungsdruck der Sonne eine Rolle in der Zusammensetzung des Materials? Mit "Strahlendruck" meine ich diese Zone um den Stern rum, der ja die Staubscheibe quasi um sich herum "wegdrückt".
Wenn dem so wäre, müssten Planeten, die überwiegend aus zentralen Bereichen der Staubscheibe entstanden sind, quasi ähnliche Zusammensetzungen haben und sich von den aus der äußeren Region der Staubscheibe entstandenen Planeten deutlich unterscheiden. Ist dem so?

[Amelissan]

@Ereignishorizont:

Kurz gesagt ja.
Ausführlicher: Der innerste Bereich einer Staubscheibe wird für gewöhnlich (aktuellen Modellen folgend...) wohl recht aufgebläht, es formt sich ein regelrechter Blob. Dieser resultiert aus dem Strahlungsdruck / und Temperaturerhöhung die nach außen drückt, und dem Gegendruck der Scheibe von außen. Während hier bereits leichte Elemente weggeweht werden vom jungen Stern (der noch instabil ist, und teils in Ausbrüchen enorme Mengen an gravitativer Energie wegstrahlt), hat man im innersten der Disk viele bunte Dinge die da passieren:
als wichtigste seien Sedimentation (schwere Elemente werden in dünnere Scheiben "plattgedrückt"), Diffusion und wildeste chemische Prozesse zu nennen. Die Sedimentation bewirkt, dass sich relativ flott Carbonate und Silikate verdichten und als Gravitationspotentiale Gas anziehen. Sofern nicht der Strahlungsdruck schon alle leichteren weit nach außen "abgeschossen" hat.

Ob man nun also ein Sonnensystem mit nur Gasriesen, nur Felsenplaneten oder ein Gemisch bekommt, hängt also stark vom Stern ab.

Die Sternentstehung sollte für gewöhnlich nach ~10 Mio Jahren abgeschlossen sein, Felsplaneten brauchen ~1 Mio, Gasriesen je nach Modell 1-10 Mio Jahre. Und mit abgeschlossener Sternentstehung meint man, dass die Phase der Abstrahlung von Gravitationsenergie abgeschlossen ist, Kernfusion bereits eingesetzt hat, und der Stern schön brav im hydrostatischen Gleichgewicht auf der Hauptreihe sein Leben beginnt.

Das Late-Heavy-Bombardment soll sowas wie ~100 Mio Jahre nach "Beginn" passiert sein. In diese Phase dürfte dann auch die Entstehung des Mondes fallen.

(So, alles nur ausm Gedächtnis geschrieben, man möge eventuelle Fehler verzeihen und korrigieren)

[Bynaus]

Die von mir beschriebenen Isotopenfraktionierungseffekte waren nur in der Phase der frühen Scheibe wichtig, dh, in den ersten Mio Jahren. Danach sind die Isotopenverhältnisse (mit Ausnahme derjenigen, die noch von Radioisotopen verändert werden) gesetzt und die Zusammensetzung der grösseren Körper hängt nur noch davon ab, woher sie ihre Bauteile haben. Da man annimmt, dass planetare Embryos wie Mars und Theia nur sehr enge "Fütterzonen" haben, kann es da eine grosse Variabilität der Isotopenzusammensetzungen geben.

Die Sternentstehung sollte für gewöhnlich nach ~10 Mio Jahren abgeschlossen sein, Felsplaneten brauchen ~1 Mio, Gasriesen je nach Modell 1-10 Mio Jahre.

Eher umgekehrt. Die Gasriesen müssen schnell entstehen, weil nach spätestens 8 Mio Jahren (eher früher) das Gas weg ist. Planetare Embryos wie Mars entstehen in ein paar Mio Jahren, aber grosse Felsplaneten wie die Erde können bis zur letzten Akkretion bis zu 100 Mio Jahre brauchen.

Das Late Heavy Bombardment kommt viel später, nach ca. 700 Mio Jahren (vor 3.8-3.9 Mrd Jahren). Da war der Mond und die Erde längst gebildet.

[Nikita]

(der noch instabil ist, und teils in Ausbrüchen enorme Mengen an gravitativer Energie wegstrahlt)

gravitative Energie wegstrahlen? Wie darf ich mir das vorstellen? So wie wenn bei der Enterprise
ein Gravitonimpuls ausgesendet wird kann da ja nicht sein.

Meinst du einfach Energie, die sich später in Masse umgewandelt hätte?

[Thomas W. Riker]

gravitative Energie wegstrahlen? Wie darf ich mir das vorstellen? So wie wenn bei der Enterprise
ein Gravitonimpuls ausgesendet wird kann da ja nicht sein.

Meinst du einfach Energie, die sich später in Masse umgewandelt hätte?

In Wiki geht man davon aus, dass bei der Kontraktion des Protosonnen-Gasnebels zur Sonne 10^41 J freigesetzt wurden bevor die Fusion einsetzte.

[Amelissan]

@Bynaus: okay, I stand corrected. Dachte nur, dass LHB und Mondentstehung zusammenhingen.

@Nikita: Gravitationsenergie wird "freigesetzt" wenn sich ein Gas kontrahiert. Dadurch heizt es sich auf (durch Kollisionen). Diese Kollisionen sind aber nicht zwingend alle elastisch, sondern auch inelastisch. Inelastische Kollisionen zwischen Atomen / Molekülen heißt immer, dass da elektronische Zustände angeregt werden, die beim abregen auch Licht (der verschiedensten Wellenlängen) abstrahlen.
Die Strahlung fliegt in den kalten, bösen Weltraum hinaus, womit dem "geschlossenen" System Wolke Energie verlorengeht.
Diese Prozesse sind bitter nötig, sonst könnte eine Wolke nie kontrahieren, da sie schnell Drücke erreichen würde, die eine weitere Kontraktion verhindern, und somit nie eine Fusion einsetzen würde.

[EREIGNISHORIZONT]

Das Late Heavy Bombardment kommt viel später, nach ca. 700 Mio Jahren (vor 3.8-3.9 Mrd Jahren). Da war der Mond und die Erde längst gebildet.

Wovon dann wohl auch die meisten heute sichtbaren Krater auf dem Mond sind, richtig?

[Thomas W. Riker]

Wovon dann wohl auch die meisten heute sichtbaren Krater auf dem Mond sind, richtig?

Laut wiki geht man bei der Mehrzahl der großen Krater davon aus, dass sie aus der Zeit des LHB stammen.
Allerdings werden die großen Ringgebirge Copernicus, Kepler und Tycho nur auf ein Alter von ~800 Mio Jahre datiert..

btw: Laut wiki kann man die Enstehung von Kratern gut mit Grießbrei simulieren.

[Bynaus]

Dachte nur, dass LHB und Mondentstehung zusammenhingen.

Wie TWR gesagt hat - nur das "Mondgesicht", dh, die grossen Einschlagbecken hängen mit dem LHB zusammen. Tatsächlich sind sie das beste Anzeichen dafür, dass es überhaupt sowas wie ein LHB gegeben hat. Das ist - Nizza-Modell hin oder her - heute alles andere als sicher.

[Thomas W. Riker]

Ich habe eine hypothetische Frage, da der Zeitraum von ca 29,3 Milliarden (sic!) Jahren für das Bestehen des inneren Sonnensystems zu lang ist.

Der Mond entfernt sich ja jährlich um 3,8 cm von der Erde (selbst wenn es irgendwann 10cm oder mehr wären, würde dies am gigantischen Zeitraum nichts wesentliches änderen).
In o.g. Zeitraum würde sich der Erdmond von derzeit durchschnittlich 384.403 km bis zum Lagrange-Punkt L2, 1.500.000 km "hinter" der Erde entfernen.
Würde der Mond dann dort stationär werden, wie einige dorthin gestartete Satelliten und ab ca 2020 Euclid (durch den ich auf diese Frage kam), oder sich durch seine Bewegungsenergie noch weiter entfernen?

In wiki wird davon ausgegangen, dass die Entfernung konstant bleibt, wenn die Erdrotation sich soweit verlangsamt hat, dass das System Erde-Mond doppelt gebunden rotiert.

[Enas Yorl]

Würde der Mond dann dort stationär werden, wie einige dorthin gestartete Satelliten und ab ca 2020 Euclid (durch den ich auf diese Frage kam), oder sich durch seine Bewegungsenergie noch weiter entfernen?

L2 ist nicht stabil, dort stationierte Sonden wie z.B. das Herschel-Weltraumteleskop, müssen sich dort mit gelegentlichen Korrekturschüben auf Position halten. Zum einfangen von natürlichen Himmelskörpern ist L2 ungeeignet, du verwechselst das mit L4 und L5. Ich habe noch von keinem Trojaner gehört der sich an einem L2 Punkt hält.

[Thomas W. Riker]

Dass sich der Mond bis zu L4 oder L5 entfernt ist wohl ziemlich unwahrscheinlich. Ca 60° Entfernung dürften etwa 1 AE entsprechen.
Der Begriff Trojaner dürfte wohl Objekten in L4 und L5 vorbehalten sein.
Der Mond in L2 wäre ein permanenter Vollmond, bzw dauerhaft verfinstert.
Die Entfernungen würden dann zufälligerweise für totale Sonnenfinsternisse auf dem Mond gerade noch ausreichen.

[Enas Yorl]

Dass sich der Mond bis zu L4 oder L5 entfernt ist wohl ziemlich unwahrscheinlich. Ca 60° Entfernung dürften etwa 1 AE entsprechen.

Ich habe auch nicht behauptet das der Mond diese jemals erreichen würde. Nur ist L2 im Gegensatz zu L4/L5 nicht stabil, ein L2 kann keinen Himmelkörper selbstständig auf Dauer halten.

Der Begriff Trojaner dürfte wohl Objekten in L4 und L5 vorbehalten sein.

Was wohl auch daran liegt das L2-Lagrange Punkte keine Himmelskörper einfangen können, warum also sollte sich Luna hiervon einfangen lassen?