Nukleare Mondgeburt?
Der große Einschlag
Als Topos der Lyrik und der Musik ist der Mond ohne Zweifel ein Klassiker. Das romantische Bild der Künste steht allerdings in Gegensatz zu jenem, das Astronomen von dem Trabanten zeichnen. Die Entstehung des Mondes war nämlich mit hoher Wahrscheinlichkeit eine äußerst gewaltsame Angelegenheit, egal welche Hypothese zu deren Hergang nun stimmen mag.
Die meisten Forscher erklären die Existenz des Mondes mit der sogenannten Kollisionstheorie. Sie besagt, dass vor rund 4,5 Milliarden Jahren ein Planet von der Größe des Mars, Theia genannt, mit der Erde zusammengestoßen und infolge dieser Großkollision ein beträchtlicher Teil der Erdmaterie ins All geschleudert worden sei. Diese Materie habe sich mit den zunächst flüssigen Überresten von Theia vereinigt und sei in eine stabile Umlaufbahn um die Erde eingeschwenkt.
Die Kollisionstheorie hat viele Vorteile, sie kann etwa die hohe Masse des Mondes, die Neigung seiner Bahnebene sowie den hohen Drehimpuls von Erde und Mond erklären und wird außerdem durch Computersimulationen gestützt. Dennoch gibt es auch für diese Theorie ein ungelöstes Problem.
Isotopische Widersprüche
Das Mondgestein weist Analysen zufolge sehr ähnliche Isotopenverhältnisse wie der Erdmantel bzw. die Erdkruste auf. Nachdem Modellen zufolge bis zu 80 Prozent des Mondgesteins von Theia stammen könnten, ruft diese auffallende Übereinstimmung nach einer gesonderten Erklärung. Die lautet üblicherweise, es habe direkt nach dem "big impact" einen regen Austausch an Materie zwischen Erde und dem Protomond gegeben. Soweit, so gut.
Der Mechanismus dürfte zwar bei leichteren Elementen funktioniert haben, bei schwereren Elementen indes – Chrom, Samarium, Neodym, Hafnium und Wolfram – haben Geologen so ihre Zweifel. Dennoch ist der Isotopen-Fingerabdruck auch bei diesen Elementen recht erdähnlich.
Ein Reaktor am Äquator
Die Studie „An alternative hypothesis for the origin of the Moon“ wurde auf dem Preprintsever „arXiv“ veröffentlicht und soll im Fachblatt „Earth, Moon and Planets“ erscheinen.
Der niederländische Physiker Rob de Meijer und sein Landsmann, der Petrologe Wim van Westrenen schlagen nun eine andere Erklärung dafür vor: Sie meinen, der Mond sei gar kein Fusionsprodukt infolge einer Kollision, sondern schlicht eine planetare Knospe der Erde. Die Grundidee ist nicht neu. Schon früher wurde spekuliert, die Erde habe vor Milliarden von Jahren eine deutlich höhere Rotationsgeschwindigkeit besessen und immer wieder Materie ins All geschleudert.
Der Schönheitsfehler der sogenannten Abspaltungstheorie war jedoch bislang: Selbst wenn die Zentrifugalkräfte einer schnell rotierenden Erde deutlich größer waren - es hätte eine Menge Energie gebraucht, um 10 hoch 22 Kilogramm Materie (so die gegenwärtige Masse des Mondes) in die Höhe zu wuchten.
Kritik am Modell
Der US-Astronom Richard Gott hat kürzlich im "New Scientist" darauf hingewiesen, das man die geologische Ähnlichkeit von Erde und Mond auch viel einfacher erklären könne. Nämlich durch die Annahme, dass sich Theia und Erde "in der gleichen Distanz von der Sonne gebildet haben und daher die gleiche Zusammensetzung aufweisen." Sein Urteil: Die Abspaltungstheorie mache die Dinge komplizierter als notwendig und sei daher unnötig.
De Meijer und van Westrenen zufolge könnte die Energie für den großen Kick von der Erde selbst produziert worden sein. Und zwar unter der Voraussetzung, dass die Rotation der jungen Erde schwere Elemente im Äquatorbereich angereichert hat, darunter auch radioaktive Substanzen wie Uran und Thorium. Laut den Berechnungen der beiden Planetologen könnte dieser Vorgang durchaus so hohe Konzentrationen erreicht haben, dass eine nukleare Kettenreaktion die Folge gewesen wäre.
Dieser natürliche Georeaktor habe dann das zukünftige Mondgestein in einer gigantischen Explosion in seine Umlaufbahn befördert. Das mag zum gegenwärtigen Zeitpunkt ein spekulatives Szenario sein, aber es widerspricht zumindest nicht den Gesetzen der Physik, wie de Meijer und van Westrenen nachweisen.
Naturforschungsprominenz
Messungen sollen nun zeigen, ob die chemische Zusammensetzung des Mondgesteins auf eine nukleare Explosion hindeutet. Ein positives Resultat gibt es sogar schon: Natürliche Nebenprodukte eines solchen Georeaktors wären Helium-3 und Xenon-136 - beide Isotope wurden bereits in entsprechenden Mengen in lunaren Proben nachgewiesen.
Sollten zukünftige Tests der Abspaltungstheorie ebenso erfolgreich verlaufen, käme übrigens der britische Astronom George Darwin zu Ehren, auf den die Urform dieser Theorie zurückgeht. Der Name seines Vaters dürfte vielen geläufiger sein. Er hat einige erfolgreiche Bücher zu biologischen Themen geschrieben - unter anderem eines über den Ursprung der Arten.
Robert Czepel, science.ORF.at
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