Transcript Wie kam die Erde zu ihrem Mond?

Wie kam die Erde
zu ihrem Mond?
Präsentation:
Christoph Tscherne
Die Kollisionstheorie
(Illustration: Gemini
Observatory)
1
Inhaltsverzeichnis
1. Eine kurze Historie
2. Der Mond
3. Woher wir über den Mond wissen
4. Die wichtigsten Theorien der Mondentstehung
5. Im Detail: Die Kollisionstheorie
6. Neue Erkenntnisse: Muss die Kollisionstheorie verworfen
werden?
2
1. Eine kurze Historie
1.
Historie
• Entstehung des Universums
• Urknall vor ca. 13,7 Mrd. Jahren
• Entstehung des Sonnensystems
• Vor ca. 4,6 Mrd. Jahren aus dem Sonnennebel
• Entstehung der Erde
• Hadaikum (vor 4,6-3,8 Mrd. Jahren)
2.
Mond
3.
Wissen
4.
Entstehung
5.
Impact
6.
Zweifel
• Vgl. Kollisionstheorie
• Archaikum (vor 3,8-2,5 Mrd. Jahren)
• Proterozoikum (vor 2,5 Mrd. Jahren bis vor ca. 500 Mil. Jahren)
3
2. Der Mond
1.
Historie
• Abstand zur Erde
• ca. 380000km
3.
Wissen
• Durchmesser
• ca. 3476km (rund 1/4 der Erde)
• Masse
• ca. 7,349 ·
1022
2.
Mond
kg (rund 1/81 der Erde (!) )
• Schwerkraft
4.
Entstehung
5.
Impact
6.
Zweifel
• Fallbeschleunigung von ca. 1,6m/s²
• Temperatur
• -160°C bis +130°C
• „Dunkle Seite“ des Mondes
• Sein Einfluss auf unser Leben
4
3. Woher wir über den Mond
wissen
• Erdgebundene Forschung
• Mittels Fernrohr
• Erforschung mittels Raumfahrzeugen
• Aufnahmen der „Rückseite“
• Mondgestein
• Menschen auf dem Mond
1.
Historie
2.
Mond
3.
Wissen
4.
Entstehung
5.
Impact
6.
Zweifel
• Aktuelle und zukünftige Mondmissionen
5
4. Die wichtigsten Theorien der
Mondentstehung
i.
ii.
Die Abspaltungstheorie
2.
Mond
Die Einfangtheorie
3.
Wissen
iii. Die Schwesterplanet-Theorie
iv. Die Öpik-Theorie
v.
1.
Historie
Die Viele-Monde-Theorie
4.
Entstehung
5.
Impact
6.
Zweifel
vi. Die Kollisionstheorie
6
Was muss eine Theorie liefern?
1.
Historie
• Physikalisch möglich
• Mit beobachtbaren Eigenschaften vereinbar
• Eigenschaften erklären
• Wichtige Eigenschaften des Mondes im Vergleich zur Erde
• Geringere Dichte
• Großes Defizit an leicht flüchtigen Elementen
• z.B.: Wasser, Eisen
2.
Mond
3.
Wissen
4.
Entstehung
5.
Impact
6.
Zweifel
• Anteil an schnell kondensierenden Elementen höher
• z.B.: Aluminium, Uran
• Isotopische Zusammensetzung der Gesteine annähernd ident
• Drehimpuls des Systems Erde-Mond ist sehr hoch
7
4. i. Die Abspaltungstheorie
1.
Historie
• George Howard Darwin 1878
• Abspaltung des Mondes aus der jungen, glut-flüssigen Erde
aufgrund schneller Rotation (vgl. Tropfenmodell)
Größe und Zusammensetzung des Mondes
Χ Hohe Rotationsgeschwindigkeit (Tageslänge auf der Erde: 2-3
Stunden)
Χ Bahnebene des Mondes gegen Äquatorebene der Erde
geneigt
2.
Mond
3.
Wissen
4.
Entstehung
5.
Impact
6.
Zweifel
8
4. ii. Die Einfangtheorie
1.
Historie
• Thomas Jefferson Jackson See 1909
• Mond entstand nicht in Erdnähe, wurde aber bei einer
Begegnung von der Erde eingefangen
Drehimpuls des Systems Erde-Mond
Dichteunterschied von Erde und Mond
2.
Mond
3.
Wissen
4.
Entstehung
5.
Impact
6.
Zweifel
Χ Einfang bedingt eine sehr spezielle Bahn -> Zufälligkeit
Χ Warum haben Erde und Mond eine ähnliche isotopische
Zusammensetzung?
9
4. iii. Die Schwesterplanet-Theorie
1.
Historie
• Carl Friedrich von Weizsäcker 1944
• Idee: Immanuel Kant 1755
• Erde und Mond entstanden gemeinsam aus dem Ur-Nebel,
der die frühe Sonne umgab
Größe und Masse des Mondes
2.
Mond
3.
Wissen
4.
Entstehung
5.
Impact
6.
Zweifel
Χ Dichteunterschied Erde-Mond
Χ Neigung der Mondbahn
Χ Unterschied in leicht und schwer flüchtigen Elementen
10
4. iv. Die Öpik-Theorie
1.
Historie
• Ernst Öpik 1955
• Heiße Erde dampft Materie ab
• Materie bildet gemeinsam mit Teilen des Ringsystems um
Erde den Proto-Mond
Chemische Zusammensetzung des Mondes
2.
Mond
3.
Wissen
4.
Entstehung
5.
Impact
6.
Zweifel
Χ Drehimpuls
11
4. v. Die Viele-Monde-Theorie
1.
Historie
• Thomas Gold 1962
• Einfang mehrerer kleinerer Objekte durch die Erde, welche
kollidieren und den Mond bilden
Wahrscheinlicher als Einfangtheorie
Χ Zusammensetzung des Mondes
Χ Warum sollte Erde ein Spezialfall sein?
2.
Mond
3.
Wissen
4.
Entstehung
5.
Impact
6.
Zweifel
12
4. vi. Die Kollisionstheorie
1.
Historie
• William K. Hartmann und Donald R. Davis 1975
• Kollision der Proto-Erde mit etwa marsgroßen Protoplaneten
(Theia)
• Aus freigesetzten Material bildete sich Proto-Mond
2.
Mond
3.
Wissen
4.
Entstehung
5.
Impact
6.
Zweifel
13
Im Detail: Die Kollisionstheorie
1.
Historie
• 1975: “Satellite-Sized Planetesimals and Lunar Origins”
(Hartmann, Davis)
• Durchbruch erst 1984 bei einer Konferenz in Hawaii
• Überlegenheit gegenüber anderen Theorien
•
•
•
•
Erklärt Ähnlichkeit in isotopischer Zusammensetzung
Erklärt geringere Dichte des Mondes
Erklärt unterschiedliche Häufigkeit bestimmter Elemente
Erklärt Drehimpuls
2.
Mond
3.
Wissen
4.
Entstehung
5.
Impact
6.
Zweifel
• Kollision
• Marsgroßer Protoplanet
• Winkel 45° (streifender Einschlag)
• Relativgeschwindigkeit < 4km/s (14.400 km/h)
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Neue Erkenntnisse:
Muss die Kollisionstheorie verworfen werden?
1.
Historie
• Bisherige Simulationen: Etwa
40% des Mondmaterials
stammen von Theia
• Untersuchung des
Mondgesteins der ApolloMissionen zeigt:
Erde und Mond sind sich zu
ähnlich!
Keine sinnvolle Erklärung warum
Titanisotope Erde und Mond
einander derart gleichen
2.
Mond
3.
Wissen
4.
Entstehung
5.
Impact
6.
Zweifel
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Herzlichen Dank für
eure Aufmerksamkeit!
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