Der Erdmond und die Mondmissionen

[Spocky]

Möglicherweise hat man Belege dafür gefunden, dass der Mond durch einen zusammenstoß der Protoerde mit einem marsgroßen Objekt entstanden ist:
Lunar Samples Support Giant Impact Theory | IFLScience

Man hat in den Mondproben Material gefunden, von dem einige Wissenschaftler glauben, dass es von Theia stammt, da es sich vom irdischen Material unterscheidet.

[Bynaus]

Genauer hat man ganz kleine Unterschiede in der isotopischen Zusammensetzung von Sauerstoff in Erde und Mond gefunden. Demnach ist das Verhältnis der Sauerstoff-Isotope 17O und 16O für den Mond etwa 12 Teile pro Million (ppm) höher als für die Erde. Dazu muss man wissen, dass dieses Verhältnis auch in anderen Objekten des Sonnensystems schwankt, so ist es bei Mars etwa 321 ppm höher als für die Erde. Bis zu einige Promille (1000 ppm) Variation wurden in Meteoriten gefunden.

Eine mögliche Interpretation dieser Beobachtung ist, dass auch Theia ein etwas höheres 17O/16O als die (heutige) Erde hatte. Da ein höherer Anteil von Theia in den Mond hineingemischt wurde als in die Erde (gemäss Simulationen des "Giant Impact"), müsste entsprechend auch ihr 17O/16O etwas höher sein (in Abhängigkeit natürlich vom ursprünglichen 17O/16O von Theia, der proto-Erde sowie dem Mischungsverhältnis von Theia und proto-Erde in Mond und Erde). Die Autoren zeigen, dass ein ursprüngliches 17O/16O wie in den "Enstatit Chondriten", einer Klasse von isotopisch erdähnlichen Meteoriten (deren 17O/16O etwa 50 ppm höher ist als auf der Erde) und einem Mischungsverhältnis von ca. 50%-Theia-Anteil im Mond (aber nur etwa 10% in der Erde) die beobachtete Abweichung erklären könnte. Dieses Mischungsverhältnis passt gut zu einer Reihe neuerer Simulationsrechnungen.

Die Autoren geben aber auch noch eine mögliche Alternative an, die in den Medien weit weniger Beachtung gefunden hat. Denkbar ist auch, dass der Unterschied gar nicht von Theia kommt, sondern von den unzähligen kleineren Meteoriten, die Erde und Mond auch nach ihrer Entstehung noch getroffen haben. Dieser "Late Veneer" genannte Fluss von Kleinkörpern ist z.B. auch für alles Gold, Platin etc. verantwortlich, den wir heute zur Verfügung haben. Man würde jetzt zuerst meinen, dass Erde und Mond diesem Fluss in gleichem Masse ausgesetzt waren. Tatsächlich muss man jedoch die "gravitative Fokussierung" beachten, die dazu führen würde, dass die Erde einen leicht höheren Fluss von kleineren Meteoriten sieht als der Mond. Wenn dieser "Late Veneer", wie von anderen Forschern aus anderen Gründen vorgeschlagen, aus Meteoriten vom Typ "Kohlige Chondriten" bestand, deren 17O/16O geringer ist als jenes der Erde, und man die totale Menge dieses Flusses mit der Menge Gold, Platin etc. in Oberflächennähe abgleicht, kommt gerade etwa der beobachtete Unterschied zwischen Erde und Mond zustande. Die Erde wird also durch die vielen kleinen kohligen Chondrite ein klein wenig stärker "nach unten" gedrückt (im 17O/16O-Verhältnis) als der Mond. Insofern könnte es also sehr gut sein, dass Erde und Mond ursprünglich doch identisch in ihrer Sauerstoff-Isotopenzusammensetzung waren.

Aber solche Details gehen in Pressemeldungen (zwangsweise) unter.

[Liopleurodon]

Insofern könnte es also sehr gut sein, dass Erde und Mond ursprünglich doch identisch in ihrer Sauerstoff-Isotopenzusammensetzung waren.

In den Fall wäre der Mond ein Abkömmling der Erde, da bei einem Einschlag keine gleichmäßige Durchmischung des Materials beider Himmelskörper zu erwarten wäre. Als vor kurzem die Explosionshypothese vorgestellt wurde, schrieben die Autoren, dass der Mond zu 80% aus Theia-Material bestehen müsste und man genau dies eben chemisch nicht nachweisen konnte.

Um die Theia-Hypothese zu bestätigen, müsste sich eine entsprechende Abweichung möglichst in derselben Gößenordnung wie beim Sauerstoff auch für andere Elemente nachweisen lassen.

[Spocky]

Ja, sowas geht zwangsweise unter und wenn man die Quelle nicht abonniert hat, dann kann man da auch höchstens den Abstract lesen, aber danke auf jeden Fall für die Zusatzinfos

[Bynaus]

@Spocky: Ich hab ja auch nur arbeitsplatzbedingt Zugang. Aber in letzter Zeit geben sich immer mehr Autoren Mühe, ihre Arbeit auch auf arxiv.org zu stellen, wobei ich den Artikel hier dort nicht gesehen habe.

@Liopleurodon: Ja, in dem Fall müsste Theia entweder eine identische Isotopenzusammensetzung wie die Erde gehabt haben, oder aber der Mond kommt wirklich von der Erde.

Was meinst du mit der "Explosionshypothese"? Ausser der eher abenteurlichen Kern-Mantel-Paläoreaktor-Idee (Wim van Westrenen, siehe z.B. hier: [1001.4243] Forming the Moon from terrestrial silicate-rich material), die bisher (meines Wissens) noch nicht in einer Peer-Reviewten Zeitschrift veröffentlicht wurde, kenne ich nichts, was diese Bezeichnung verdienen würde.

[Liopleurodon]

Was meinst du mit der "Explosionshypothese"? Ausser der eher abenteurlichen Kern-Mantel-Paläoreaktor-Idee

Es handelt sich nicht um einen "Reaktor", sondern eher um eine "Bombe". Nach dieser Hypothese soll ein kleinerer Einschlagskörper von nur 100 km Durchmesser eine Schockwelle durch den Mantel geschickt haben, die dann an der Übergangszone vom Mantel zum Kern das Uran zur kritischen Masse komprimiert haben soll. Die nachfolgende Kernexplosion hat dann die Erde zerrissen und das Material für den Mond (vorwiegend Mantelmaterial) in die Umlaufbahn geschleudert. Eine hübsche Simulation haben die drei auch präsentiert.

(Wim van Westrenen, siehe z.B. hier: [1001.4243] Forming the Moon from terrestrial silicate-rich material), die bisher (meines Wissens) noch nicht in einer Peer-Reviewten Zeitschrift veröffentlicht wurde, kenne ich nichts, was diese Bezeichnung verdienen würde.

Ich habe bei mir den endgültigen Artikel vorliegen:

Forming the Moon from terrestrial silicate-rich material

Abstract
Recent high-precision measurements of the isotopic composition of lunar rocks demonstrate that the bulk silicate Earth and the Moon show an unexpectedly high degree of similarity. This is inconsistent with one of the primary results of classic dynamical simulations of the widely accepted giant impact model for the formation of the Moon, namely that most of the mass of the Moon originates from the impactor, not Earth.Resolution of this discrepancy without changing the main premises of the giant impact model requires total isotopic homogenisation of Earth and impactor material after the impact for a wide range of elements including oxygen, silicon, potassium, titanium, neodymium, and tungsten. Isotopic exchange between partially molten and vaporised Earth and Moon shortly after the impact has been invoked to explain the identical oxygen isotopic composition of Moon and Earth but the effectiveness and dynamics of this process are contested. Even if this process could explain the O isotope similarity, it is unlikely to work for the much heavier, refractory elements. Given the increasing uncertainty surrounding the giant impact model in light of these geochemical data, alternative hypotheses for lunar formation should be explored.

In this paper, we revisit the hypothesis that the Moon was formed directly from terrestrial mantle material, as first proposed in the ‘fission’ hypothesis (Darwin, 1879. On the bodily tides of viscous and semi-elastic spheroids, and on the ocean tides upon a yielding nucleus. Phil. Trans. Roy. Soc. (London) 170, 1–35). We show that the dynamics of this scenario requires on the order of 10²⁹–10³⁰ J almost instantaneously generated additional energy if the angular momentum of the proto-Earth was similar to that of the Earth–Moon system today. The only known source for this additional energy is nuclear fission. We show that it is feasible to form the Moon through the ejection of terrestrial silicate material triggered by a nuclear explosion at Earth's core–mantle boundary (CMB), causing a shock wave propagating through the Earth. Hydrodynamic modelling of this scenario shows that a shock wave created by rapidly expanding plasma resulting from the explosion disrupts and expels overlying mantle and crust material. Our hypothesis straightforwardly explains the identical isotopic composition of Earth and Moon for both lighter (oxygen, silicon, potassium) and heavier (chromium, titanium, neodymium and tungsten) elements. It is also consistent with the proposed Earth-like water abundances in the early Moon, with the angular momentum and energy of the present-day Earth–Moon system, and with the early formation of a ‘hidden reservoir’ at Earth's CMB that is not present in the Moon.

[Bynaus]

@Liopleurodon: Danke für den Hinweis! Das habe ich tatsächlich übersehen. Ich schau ihn mir mal an, und kommentiere das dann.

[Spocky]

Gab es auf dem Mond noch Vulkanismus vor weniger als 100 Mio. Jahren?

Offensichtlich ja:
Evidence Of Recent Volcanic Activity On The Moon Found | IFLScience

Möglicherweise liegt das jüngste Ereignis sogar weniger als 50 Mio. Jahre zurück.

[Thomas W. Riker]

Hm, nur ein Mondthread, und dann schon fast ein Jahr lang nur Regolith-Staub drauf :hust::wegwisch:

Zwei interessante links aus einem anderen Forum:

http://www.spiegel.de./wissenschaft/...ondoberflaeche

und eine schöne Animation zu
Libration, Phasen und Mondabstand von der Erde während des Jahres 2013:

https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=ixroBOCm8M8

[VincentLaMort]

Leider gibt es den ersten Link nicht mehr.

Der zweite Link gefällt mir. Schöne Musik. Bin ja mal gespannt ob wir die baldige Mondfinsternis sehen können.


Danke TWR

[Thomas W. Riker]

Unter
Weltall - Wissenschaft - SPIEGEL ONLINE
findet man es noch immer.

[Spocky]

Die ESA hat Pläne für eine Mondkolonie in etwa 20 Jahren veröffentlicht:

http://www.iflscience.com/space/esa-reveal-their-plans-build-moon-village-20-years-time

Im Endeffekt ist das der nächste sinnvolle Schritt nach der ISS.

[KennerderEpisoden]

Der "Jade-Hase" ist tot.

Der wohl erfolgloseste Mondbesucher aller Zeiten war bereits von frühester Kindheit an mit großen Erwartungen konfrontiert, stellte er doch den ersten Artvertreter seit fast 40 Jahren dar, der weich auf dem Erdtrabanten landete. Yutu wurde ebenfalls von von den Leistungen seiner Stiefmutter Luna 24 angetrieben, die einst Bodenproben zurück zur Erde brachte und denen ihrer großen Brüder Opportunity und Curiosity, die ihre Bahnen immer noch in weit entfernten Gefilden drehen. Der Versuch eines Moon-Walks, der Armstrong und Jackson zusammen in den Schatten stellen sollte, fand jedoch nach rund 100 Metern sein Ende. 32 Mondnächte mit Temperaturen um die - 180 Grad folgten, in denen der gebrochene Sechsräder sich mit Camus Gedankengängen über den Selbstmord auseinandersetzte. Er vergaß dabei jedoch nicht, pflichtebewusst weiter wissenschaftliche Daten an seine Herren und Meister zu senden- bis zum 28. Juli, an dem er seine letzte Botschaft übermittelte: "Hier ist es schweinekalt; und es gibt keine Tribbles."

http://spaceflightnow.com/2016/08/04...s-on-the-moon/

[Mondkalb]

Eine neue Theorie zur Entstehung des Mondes geht davon aus, dass es den postulierten Theia-Einschlag nicht gegeben hat, sondern dass eine Reihe kleinerer Einschläge (von Mond- bis Mars-Größe) jeweils Erdmaterial in den Orbit schleuderte, aus dem sich dann Mini-Monde formten, die schließlich miteinander verschmolzen.

Die Theia-Theorie hat zwei Nachteile: Erstens ist eine sehr spezielle Kombination von Größe und Einschlagswinkel erforderlich, um den Mond entstehen zu lassen. Zweitens müsste dieser aber auch aus Theia-Material bestehen, was bisher nicht gefunden wurde, weshalb man davon ausgeht, dass Theia auch noch die gleiche Zusammensetzung wie die Ur-Erde hatte.
Das sind zwei Bedingungen, die mit der neuen Theorie nicht mehr nötig sind, weil bei den kleineren Einschlägen nur Erdmaterial ins Orbit geschleudert worden wäre. Damit ist die Entstehung eines Mondes bei einem erdähnlichen Planeten auch nicht mehr so extrem unwahrscheinlich.

http://www.deutschlandfunk.de/neue-t...icle_id=376053

http://www.space.com/35258-earth-moo...et-mashup.html

[Spocky]

Wie Theia-spezifisch müsste denn das Material sein, wenn man bedenkt, wie flüssig die beiden Körper damals noch waren und wie sehr eine Durchmischung stattgefunden haben kann. Der Dichteunterschied ist ja relativ groß.

Wäre nicht eine rasche Folge von kleineren Einschlägen noch viel mehr auf Zufälle angewiesen?