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Dienstag, 06.12.2016
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Rätsel der Mondbahn-Neigung gelöst

Mehrere Fast-Kollisionen könnten die ungewöhnlich starke Inklination der Mondbahn erklären

Zu stark gekippt: Die Mondbahn ist zehnfach stärker gegen die Erdbahn geneigt, als sie es eigentlich sein dürfte. Jetzt haben Astronomen eine mögliche Erklärung für dieses "Inklinations-Problem" gefunden: Wahrscheinlich lenkte der nahe Vorbeiflug einiger größerer Planetenbrocken den Mond kurz nach seiner Bildung aus der Bahn, wie die Forscher im Fachmagazin "Nature" berichten. Dieser Effekt könnte vielleicht sogar erklären, warum die Venus gar keinen Mond besitzt.
Die Bahn des Mondes ist heute um fünf Grad gegenüber der Erdbahn geneigt - aber warum?

Die Bahn des Mondes ist heute um fünf Grad gegenüber der Erdbahn geneigt - aber warum?

Der Erdmond ist quasi ein Nachzügler: Er entstand nicht gleichzeitig mit der Erde aus der Urwolke, sondern erst kurz danach durch eine gewaltige Kollision der Erde mit dem Protoplaneten Theia. Der dabei entstehende Trümmerring ballte sich im Laufe von wenigen tausend Jahren zu einem Protomond zusammen, der dann durch Gezeitenkräfte und Rotation nach und nach seine heutige Form und Umlaufbahn bekam. So weit, so bekannt.

Das Inklinations-Problem


Doch es gibt etwas, das sich bisher mit diesem Szenario nicht erklären ließ: Die Bahn des Mondes ist heute gegenüber der Erdumlaufbahn um fünf Grad geneigt. Seltsam ist dies deswegen, weil sich der Trümmerring der Kollision und damit auch der Urmond in der Äquatorebene der Erde gebildet haben muss. Auch wenn diese heute von der Ebene der Erdbahn abweicht, belegen physikalische Modelle, dass die Inklination der Mondbahn heute nur wenig von der Ekliptik abweichen dürfte. Doch sie ist um das Zehnfache größer als sie eigentlich sein dürfte.

Aber warum? "Vorhergehende Studien haben versucht, das mit einer Schwerkraft-Resonanz des neugebildeten Mondes mit der Sonne oder mit übriggebliebenen Resten des Trümmerrings zu erklären", sagen Kaveh Pehlevan und Alessandro Morbidelli vom Observatorium der Cote d'Azur in Nizza. "Aber keines dieser Szenarien ist befriedigend." Sie sind deshalb in einer Modellsimulation einer weiteren möglichen Ursache nachgegangen.


Blick vom jungen Mond auf die noch glühende Erde

Blick vom jungen Mond auf die noch glühende Erde

Ablenkung durch Trümmerbrocken


Ihre Hypothese: Vielleicht haben einige Fast-Zusammenstöße mit größeren Planetoiden den Mond aus seiner anfänglichen Bahn gelenkt. Wie die Simulation zeigt, befand sich der Erdtrabant rund zehn Millionen Jahre nach seiner Entstehung in einem Abstand von der Erde, der ihn besonders sensibel für äußere Einflüsse machte. Schon die Schwerkraftwirkung weniger naher Vorbeiflüge größerer Brocken könnte ausgereicht haben, um seine Bahn dauerhaft zu verändern.

Und solche nahen Vorbeiflüge hat es damals sehr wahrscheinlich gegeben. Denn in dieser Phase des frühen Sonnensystems flogen noch zahlreiche Überreste der Planetenbildung umher und kollidierten regelmäßig mit den jungen Planeten. Viele der Brocken, die die Erde trafen, könnten zuvor direkt am Mond vorübergeflogen sein.

Erklärung für mondlose Venus?


Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte dieser Mechanismus auch erklären, warum die Venus heute keinen Mond besitzt und der Mond der Erde erst verspätet entstehen konnte: Sie kreiste in der Frühzeit des Sonnensystems in einem Bereich, in dem besonders viele Planetesimale umherflogen. "Jeder damals neugebildete Trabant wäre durch Begegnungen mit solchen Planetenembryos aus der Bahn geworfen worden", so Pehlevan und Morbidelli.

Das änderte sich erst, als diese Planetesimale durch Kollisionen mit den Protoplaneten weniger wurden und das innere Sonnensystem allmählich weniger "gefährlich" war. Der Erdmond als Nachzügler entging diesem Bombardement größtenteils und wurde nur durch einige wenige nahe Vorbeiflüge leicht aus der Bahn gelenkt. "So, wie das Überleben der Planeten von ihrer stellaren Umgebung abhängt, hängt auch das Überdauern von impaktgenerierten Monden von der planetaren Umgebung zur Zeit ihrer Bildung ab", sagen die Forscher. (Nature, 2015; doi: 10.1038/nature16137)
(Nature, 26.11.2015 - NPO)
 
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