3.2 Entstehung eines Doppelplaneten Erde–Mond

Erde und Mond bilden tatsächlich ein duales Planetensystem. Ihre gegenseitige Beeinflussung ist jetzt nicht groß, aber durchaus spürbar. In den frühen Entwicklungsstadien dieses Systems war es jedoch außergewöhnlich stark. Es führte zu katastrophalen Folgen und radikalen Veränderungen im Evolutionsprozess beider Planeten.

Deshalb untersuchen wir die Ursprünge von Erde und Mond zusammen. Es muss hier gesagt werden, um die erhöhte Aufmerksamkeit auf den Mond in dieser Monographie zu rechtfertigen, die der Erdentwicklung und ihrer Geodynamik gewidmet ist, dass der Mond, als Satellit unseres Planeten, diente als Auslösemechanismus, der die tektonische Entwicklung der Erde im Archaikum auslöste und wesentlich aktivierte. Außerdem drehte der Mond unseren Planeten. Bekanntlich ist der Ursprung des Magnetfeldes mit der Rotation verbunden. Darüber hinaus definierte die Mondumlaufbahn die anfängliche Neigung der Erdumdrehungsachse, und dies war die Ursache für alle anfänglichen Klimazonen. Darüber hinaus kann jetzt mit Sicherheit festgestellt werden, dass der Mond durch die Beschleunigung der Erdentwicklung die Entstehung hochorganisierten Lebens auf seiner Oberfläche vorbestimmt hat.

Das sind natürlich rein irdische Probleme, die sich nicht entwirren lassen, ohne eine adäquate Evolutionstheorie des Erde–Mond-Doppelplaneten und des eigentlichen Mondes zu entwickeln.

Im Gegensatz zum vorherigen Abschnitt beschreiben wir hier nicht die konventionellen Konzepte der Bildung des Erde–Mond-Systems, sondern ein neues Modell, das von den Autoren (Sorokhtin, 1988) des Ursprungs aufgrund der Gezeitenzerstörung an der oberen Grenze eines massereicheren Planeten, Proto-Luna, entwickelt wurde. Das Modell wurde in Publikationen mit Ushakov (Sorokhtin und Ushakov, 1989a,b, 2002) beschrieben.

Es scheint besser als andere Modelle das gesamte Aggregat des modernen Wissens über die Zusammensetzung, Struktur und geologische Entwicklung sowohl der Erde als auch unseres Satelliten zu erklären. Es erklärt auch den Ursprung der axialen Erdumdrehung und die bestehende Verteilung der kinetischen Momente zwischen Erde und Mond.

Nach unserer Überzeugung besteht eine Hauptschwierigkeit für die Konstruktion einer adäquaten Theorie des Mondursprungs in seiner drastischen Verarmung an Eisen-, siderophilen und chalkophilen Elementen. Gemessen an der durchschnittlichen Monddichte (pL = 3,34 g / cm3) enthält es nicht mehr als 5% der Eisen–Nickel-Phase (Ringwood 1975a, b, 1979) oder unter Berücksichtigung der durchschnittlichen FeO-Konzentration im Mondmantel nur 13-14% der schweren Fraktion. Dies ist viel niedriger als der durchschnittliche Gehalt an Eisenverbindungen in der nicht differenzierten Materie kohlenstoffhaltiger Chondrite (22%) und insbesondere in der Erdmaterie (fast 37%).

Unter Berücksichtigung dieser Unterschiede wurden Hypothesen über den Ursprung des Mondes in anderen Gebieten des Sonnensystems vorgeschlagen, die an Eisenverbindungen verarmt sind und anschließend vom Erdschwerefeld eingefangen werden (Alfven, 1954, 1963; Urey, 1972).

Hypothesen in dieser Gruppe haben zwei Nachteile.

Erstens ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Schwerkraft aus einer entfernten Umlaufbahn eines großen kosmischen Körpers wie dem Mond einfängt, verschwindend gering (praktisch Null). Zweitens ist es unmöglich, eine Erklärung dafür zu finden, warum die Mondmaterie so wenig Eisen enthält, wenn ihr Gehalt in den primitivsten kohlenstoffhaltigen Chondriten etwa doppelt so groß ist. Außerdem sind die kohlenstoffhaltigen Chondrite reich an flüchtigen und sehr beweglichen Elementen, während der Mond in ihnen drastisch verarmt ist.

Eine Schwierigkeit, die Erfassung eines großen Satelliten aus einem entfernten Bereich des Sonnensystems durch die Erde zu erklären, führte zur Bildung einer anderen Gruppe von Hypothesen. Nun tauchte der Mond im Entstehungsgebiet der Erde auf und bildete zusammen mit ihm ein duales Planetensystem.

Die am weitesten entwickelte dieser Hypothesen ist die von Ruskol (1960-1975). Eine ähnliche Hypothese wurde von Harris und Kaula (1975) vorgeschlagen. Es schlägt die gemeinsame Akkretion von Erde und Mond vor, die zu der Zeit begann, als die Erde nur 0,1 ihrer heutigen Masse hatte. Nach diesen Hypothesen bildete sich der Mond während eines großen Teils seines Wachstums in einer Entfernung von etwa 10 Erdradien.

Diese Hypothesen postulieren die Entstehung unserer Planeten aus einem einzigen Reservoir der protoplanetaren Materie. Sie waren aber auch nicht in der Lage, den Mangel an Eisen und siderophilen Elementen auf dem Mond sowie ein hohes Maß an Differenzierung der Mondmaterie und „tornadische“ Werte von Verhältnissen des radiogenen Bleis zum primären 204Pb zu erklären. Außerdem basierten diese Modelle auf der Annahme, dass die axiale Revolution der Erde von Anfang an existierte und in die gleiche Richtung wie die Satellitenrevolution wirkte, jedoch mit der Winkelgeschwindigkeit der eigenen Revolution, die die axiale Geschwindigkeit der Orbitalrevolution des Satelliten überschritt.

Interessant ist Gerstenkorns (1967) Hypothese vom Einfangen des Mondes und der anschließenden Gezeitenentwicklung seiner Umlaufbahn. Während dieser Entwicklung näherte sich der Mond der Roche-Grenze, dh der nächstgelegenen Entfernung vom Satelliten zur zentralen Pflanze (bei näherer Entfernung würde ein massiver Satellit durch das Schwerefeld des Planeten zerstört). Auch nach diesem Konzept blieb der Mond von seiner Geburt bis in unsere Tage unverändert, so dass es keine Erklärung für den Ursprung des bestehenden Eisenmangels in der Mondmaterie gab. Außerdem weisen Gerstenkorns Berechnungen einige Fehler auf. Die Hypothese von Hannes und Alvén (1963) beschreibt den Mond als einen Satelliten, der von der Erde auf die Umlaufbahn nahe der Roche-Grenze eingefangen wird. Die heutige Umlaufbahn entstand durch die Gezeitenwechselwirkungen mit der Erde.

Wie bereits erwähnt, ist der Mond hinsichtlich seines Eisengehalts anomal. Gleichzeitig sind seine Basalte in ihrer Zusammensetzung den primitiven Basalten der mittelozeanischen Kämme der Erde wunderbar nahe. Sauerstoffisotopendaten unterstützen auch „konsanguine“ Ursprünge des Mondes und der Erde und einen anderen Ursprung der kohlenstoffhaltigen und regelmäßigen Chondritmeteoriten. Darauf aufbauend konnte Ringwood (1975a,b, 1979) überzeugend die geochemische Affinität der Mondmaterie zur Erdmantelmaterie nachweisen. Ringwood machte jedoch eine ziemlich exotische Schlussfolgerung aus dieser Tatsache: Bald nach seiner Bildung und Trennung des dichten Kerns drehte sich die Erde schnell und aufgrund der so gebildeten Rotationsinstabilität wurde ein großer Klumpen von ihrem Mantel gerissen und wurde später zum Mond.

Dies ist eine alte Idee, die vor etwa hundert Jahren von Darwin (1865), einem talentierten Geophysiker und Sohn von Charles Darwin, vorgebracht wurde. Leider war auch diese Hypothese mechanisch falsch.

Wenn man sich mit dem Ursprung des Mondes befasst, muss man den extremen Grad seiner Differenzierung berücksichtigen, der zur Eisentrennung von Silikaten und ihrer erheblichen Verarmung in siderophilen Elementen führte. Eine solche totale Differenzierung der Materie kann nur innerhalb des Körpers eines ziemlich großen und geschmolzenen Planeten stattgefunden haben.

Dies ist ein wichtiger Punkt, der nicht verworfen werden kann. Dass der Mond aus dem ursprünglich geschmolzenen Planeten entstanden ist, wird insbesondere durch die Zusammensetzung seiner dicken (bis zu 80 km) Anorthositkruste gestützt, die hauptsächlich aus einem Calciumfeldspat-Anorthit besteht. Eine solche dicke Kruste hätte sich nur von der vollständig geschmolzenen Materie eines großen kosmischen Körpers trennen können, der drei- bis viermal größer ist als der heutige Mond. Wie aus der Mond–Anorthosit–Altersbestimmung (Tera und Wasserburg, 1974) hervorgeht, fand dieser Prozess vor etwa 4, 6 bis 4, 4 JAHREN statt, dh in der Zeit, die zeitlich nahe an der Bildung des Erde-Mond-Systems liegt. Daher ist es plausibel zu erwarten, dass der Muttermondkörper vor der Bildung des eigentlichen Mondes das erste planetarische Schmelzen und Differenzieren erfahren hat.

Man muss eine zweite und ziemlich bemerkenswerte Tatsache berücksichtigen, die für die Ursprungshypothese des Mondes wichtig ist. Der gesamte kinetische Impuls der Erde–Mond-Systemumdrehung mit einer Genauigkeit bis zum dritten Dezimalpunkt passt zu einer Situation, in der der Satellit und der Zentralplanet in einem Grenzabstand voneinander positioniert waren und eine synchrone axiale Umdrehungsgeschwindigkeit aufwiesen. Das kann kein Zufall sein. Im Gegenteil, es ist ein überzeugender Beweis für die Situation, in der der Mond während seiner Entstehung tatsächlich an der Roche-Grenze war und hätte zerstört werden können.

Aufgrund der zur Verfügung gestellten Daten und Überlegungen erscheint es durchaus plausibel, dass der Mond ein Überbleibsel eines größeren Planeten ist, des Protomondes, der von der wachsenden Erde aus einer benachbarten (nächsten) Umlaufbahn eingefangen und durch das Erdschwerefeld an der Roche-Grenze zerstört wurde. Ähnliche Überlegungen in qualitativer Form wurden zuvor von Wood und Mitler (1974) und Opik (1961) veröffentlicht. Analog zu diesen Ideen haben wir früher (Sorokhtin, 1988) eine Hypothese vorgeschlagen, unter der sich der Mond nur als Überrest bildete, der Gezeitenbuckel eines geschmolzenen und völlig differenzierten Protomondes, der vor der Zerstörung in der „Roche „-Blase bewahrt wurde.“

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