Wie erklärt die Large-Impact-Hypothese den Eisenmangel des Mondes?

Seit Menschen den Nachthimmel beobachten, versuchen sie zu erklären, woher der Himmel kommt. Die Zeit, in der die Erklärung in Geschichten von Göttern und Göttinnen zu finden war, ist vorbei, und jetzt werden die Antworten durch Theorie und Messung gesucht. Eine Theorie über die Entstehung des Mondes besagt, dass ein Planetesimal von der Größe des Mars auf die Erde aufschlug und einen Materialklumpen abschleuderte, der später zum Mond wurde. Der Mangel an Eisen im Mond ist ein Beweis für die Hypothese der großen Auswirkungen.

Das Sonnensystem wurde vor etwa 5 Milliarden Jahren gebildet, was bedeutet, dass es keine Möglichkeit gibt, dies zu beobachten. Stattdessen bilden Wissenschaftler verschiedene Ideen – Hypothesen – darüber, wie es passiert sein könnte, und führen dann Messungen durch, die die Hypothese entweder unterstützen oder widerlegen. Obwohl viele Details noch diskutiert werden, ist der allgemeine Ablauf des Prozesses gut verstanden. Eine große Wolke von Atomen – hauptsächlich Wasserstoffatome – kollabierte, als sie sich durch die Schwerkraft anzogen. Wenn genügend Wasserstoffatome im Zentrum fest zusammengepresst wurden, begann die Sonne, Fusionsenergie zu erzeugen. Die Energie der Sonne schob die restlichen Atome vom Zentrum weg, während die Schwerkraft sie zum Zentrum hin zog. Das Kräftegleichgewicht führte dazu, dass schwerere Atome tendenziell näher am Zentrum blieben, während leichtere Atome weiter nach außen gedrückt wurden.

Zur gleichen Zeit, wie die Sonne die Atome drückte und zog, zogen die Atome auch aneinander. Benachbarte Atome klumpten in kleinen Brocken zusammen, die sich zu größeren Klumpen zusammenballten und so weiter, bis sie mehr oder weniger die Planeten waren, die Sie heute kennen. Die sonnennächsten Planeten wurden aus den schwereren Atomen in dieser Umgebung gebildet, während die fernen Planeten hauptsächlich aus leichteren Atomen gebildet wurden. Innerhalb jedes Planeten war die Schwerkraft noch am Werk, die das dichtere Material ins Zentrum brachte und das leichtere Material außen ließ. Auf der Erde bedeutete dies, dass die schwersten Elemente wie Uran und Eisen zum Kern hinabstiegen, während leichtere Moleküle am weitesten vom Zentrum entfernt landeten.

In den frühen 1970er Jahren schlugen Wissenschaftler die Large-Impact- oder Giant-Impact-Hypothese vor. Die Hypothese besagt, dass ein planetarischer Körper von der Größe des Mars einen flüchtigen Schlag auf die Erde schlug. Die Kollision schleuderte lose Stücke der Erdoberfläche, und diese Stücke zogen sich schließlich gegenseitig auf den Mond. Die Kollision hat die Erde gekippt, sodass sich die Erde in einem Winkel von 23,5 Grad relativ zu ihrer Umlaufbahn dreht – was zu saisonalen Schwankungen auf der Erde führt.

Als das Planetesimal die Erde traf, hatten sich die schweren Elemente – wie Eisen – bereits tiefer im Planeten angesiedelt. Die Kollision brach also Stücke von der Erde ab, aber das waren Stücke der Erdkruste, voller leichterer Elemente und Moleküle. Der Eisenkern des Planetesimals verband sich mit dem Erdkern, so dass nur die leichteren Mineralien und Elemente wegflogen. Das erklärt nicht nur den Eisenmangel im Mond, sondern auch, warum der Mond weniger dicht ist als die Erde. Diese Beweise, zusammen mit der Drehung der Erde und einigen anderen Beobachtungen, haben die meisten Wissenschaftler dazu veranlasst, um die Idee zu unterstützen, dass der Mond das Ergebnis einer Kollision zwischen der Erde und einem anderen Planeten ist Körper.