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Wie kam die Erde zu ihrem Mond?

Wie kam die Erde zu ihrem Mond?. Präsentation: Christoph Tscherne. Die Kollisionstheorie (Illustration: Gemini Observatory). Inhaltsverzeichnis. Eine kurze Historie Der Mond Woher wir über den Mond wissen Die wichtigsten Theorien der Mondentstehung Im Detail: Die Kollisionstheorie

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Wie kam die Erde zu ihrem Mond?

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Presentation Transcript

  1. Wie kam die Erde zu ihrem Mond? Präsentation:Christoph Tscherne Die Kollisionstheorie (Illustration: Gemini Observatory)

  2. Inhaltsverzeichnis Eine kurze Historie Der Mond Woher wir über den Mond wissen Die wichtigsten Theorien der Mondentstehung Im Detail: Die Kollisionstheorie Neue Erkenntnisse: Muss die Kollisionstheorie verworfen werden?

  3. 1. Eine kurze Historie 1. Historie 2. Mond 3. Wissen 4.Entsteh-ung 5. Impact 6. Zweifel • 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) • Vgl. Kollisionstheorie • Archaikum (vor 3,8-2,5 Mrd. Jahren) • Proterozoikum (vor 2,5 Mrd. Jahren bis vor ca. 500 Mil. Jahren)

  4. 2. Der Mond 1. Historie 2. Mond 3. Wissen 4.Entsteh-ung 5. Impact 6. Zweifel • Abstand zur Erde • ca. 380000km • Durchmesser • ca. 3476km (rund 1/4 der Erde) • Masse • ca. 7,349 · 1022kg (rund 1/81 der Erde (!) ) • Schwerkraft • Fallbeschleunigung von ca. 1,6m/s² • Temperatur • -160°C bis +130°C • „Dunkle Seite“ des Mondes • Sein Einfluss auf unser Leben

  5. 3. Woher wir über den Mond wissen 1. Historie 2. Mond 3. Wissen 4.Entsteh-ung 5. Impact 6. Zweifel • Erdgebundene Forschung • Mittels Fernrohr • Erforschung mittels Raumfahrzeugen • Aufnahmen der „Rückseite“ • Mondgestein • Menschen auf dem Mond • Aktuelle und zukünftige Mondmissionen

  6. 4. Die wichtigsten Theorien der Mondentstehung 1. Historie 2. Mond 3. Wissen 4.Entsteh-ung 5. Impact 6. Zweifel Die Abspaltungstheorie Die Einfangtheorie Die Schwesterplanet-Theorie Die Öpik-Theorie Die Viele-Monde-Theorie Die Kollisionstheorie

  7. Was muss eine Theorie liefern? 1. Historie 2. Mond 3. Wissen 4.Entsteh-ung 5. Impact 6. Zweifel • 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 • Anteil an schnell kondensierenden Elementen höher • z.B.: Aluminium, Uran • Isotopische Zusammensetzung der Gesteine annähernd ident • Drehimpuls des Systems Erde-Mond ist sehr hoch

  8. 4. i. Die Abspaltungstheorie 1. Historie 2. Mond 3. Wissen 4.Entsteh-ung 5. Impact 6. Zweifel • George Howard Darwin 1878 • Abspaltung des Mondes aus der jungen, glut-flüssigen Erde aufgrund schneller Rotation (vgl. Tropfenmodell) • Größe und Zusammensetzung des Mondes • Hohe Rotationsgeschwindigkeit (Tageslänge auf der Erde: 2-3 Stunden) • Bahnebene des Mondes gegen Äquatorebene der Erde geneigt

  9. 4. ii. Die Einfangtheorie 1. Historie 2. Mond 3. Wissen 4.Entsteh-ung 5. Impact 6. Zweifel • 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 • Einfang bedingt eine sehr spezielle Bahn -> Zufälligkeit • Warum haben Erde und Mond eine ähnliche isotopische Zusammensetzung?

  10. 4. iii. Die Schwesterplanet-Theorie 1. Historie 2. Mond 3. Wissen 4.Entsteh-ung 5. Impact 6. Zweifel • 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 • Dichteunterschied Erde-Mond • Neigung der Mondbahn • Unterschied in leicht und schwer flüchtigen Elementen

  11. 4. iv. Die Öpik-Theorie 1. Historie 2. Mond 3. Wissen 4.Entsteh-ung 5. Impact 6. Zweifel • Ernst Öpik 1955 • Heiße Erde dampft Materie ab • Materie bildet gemeinsam mit Teilen des Ringsystems um Erde den Proto-Mond • Chemische Zusammensetzung des Mondes • Drehimpuls

  12. 4. v. Die Viele-Monde-Theorie 1. Historie 2. Mond 3. Wissen 4.Entsteh-ung 5. Impact 6. Zweifel • Thomas Gold 1962 • Einfang mehrerer kleinerer Objekte durch die Erde, welche kollidieren und den Mond bilden • Wahrscheinlicher als Einfangtheorie • Zusammensetzung des Mondes • Warum sollte Erde ein Spezialfall sein?

  13. 4. vi. Die Kollisionstheorie 1. Historie 2. Mond 3. Wissen 4.Entsteh-ung 5. Impact 6. Zweifel William K. Hartmann und Donald R. Davis 1975 Kollision der Proto-Erde mit etwa marsgroßen Protoplaneten (Theia) Aus freigesetzten Material bildete sich Proto-Mond

  14. Im Detail: Die Kollisionstheorie 1. Historie 2. Mond 3. Wissen 4.Entsteh-ung 5. Impact 6. Zweifel • 1975: “Satellite-SizedPlanetesimalsand 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 • Kollision • Marsgroßer Protoplanet • Winkel 45° (streifender Einschlag) • Relativgeschwindigkeit < 4km/s (14.400 km/h)

  15. Neue Erkenntnisse: Muss die Kollisionstheorie verworfen werden? 1. Historie 2. Mond 3. Wissen 4.Entsteh-ung 5. Impact 6. Zweifel • Bisherige Simulationen: Etwa 40% des Mondmaterials stammen von Theia • Untersuchung des Mondgesteins der Apollo-Missionen zeigt:Erde und Mond sind sich zu ähnlich! Keine sinnvolle Erklärung warum Titanisotope Erde und Mond einander derart gleichen

  16. Herzlichen Dank für eure Aufmerksamkeit!

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