Warum ist die Erde geneigt? Neue Theorie bietet Hinweise auf einen schwindelerregenden Moment

Die Geschichte der Erde und ihres Mondes hat traditionell mit dem großen Schlag begonnen, einer Kollision zwischen Proto-Erde und einem marsgroßen Planeten vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, die beide beinahe verdampfte und genug Trümmer in die Umlaufbahn schleuderte, um den Mond zu bilden. Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass dieser Aufprall die Erde auch in eine sehr enge Drehung mit einer sehr scharfen axialen Neigung fast senkrecht zum Äquator versetzt hat. Und es könnte sein, dass dieser schwindelerregende Moment in der Geschichte unseres Planeten von grundlegender Bedeutung für die Schaffung der Bedingungen war, die das Leben unterstützen.



Die bahnbrechende Studie der University of Maryland, online veröffentlicht Montag in Natur liefert die vollständigste Erklärung für die Tatsache, dass die Umlaufbahn des Mondes etwa fünf Grad von der Erdumlaufbahn um die Sonne entfernt ist.

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Diese große Neigung ist sehr ungewöhnlich. Bisher gab es keine gute Erklärung, sagt Astronomieprofessor Douglas Hamilton, einer der Autoren des Papiers. in einer Veröffentlichung . Aber wir können es verstehen, wenn die Erde eine dramatischere Frühgeschichte hatte, als wir bisher vermutet hatten.



Im alten Modell resultierte die aktuelle axiale Neigung der Erde von 23,5 Grad aus dem Winkel der Kollision, die den Mond bildete, und blieb dies auch im Laufe der Zeit. Über Milliarden von Jahren verlangsamte sich die Erdrotation von fünf Stunden auf 24 Stunden, als Gezeitenenergie freigesetzt wurde.



Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass es einen allmählichen Übergang für die Bewegung des Mondes von der äquatorialen zur ekliptischen Ebene der Erde gibt. Douglas Hamilton / UMD

Das neue Modell ist viel komplizierter, erklärt jedoch Dinge, die mit dem vorherigen nicht erklärt werden konnten, insbesondere die Neigung der Mondbahn. In dieser Geschichte drehte sich die Erde nach dem großen Schlag alle zwei Stunden und wurde um dramatische 70 Grad geneigt. Dies stützt den Beweis, dass die Kollision, die den Mond bildete, extrem heftig gewesen sein musste - heftig genug, um den größten Teil der Erde in eine Wolke aus verdampftem Gestein zu verwandeln, was die ähnliche Zusammensetzung von Erde und Mond erklärt.

Die Kollisionsphysik legt nahe, dass der Mond aus dem verdampften Material entlang der Äquatorialebene der Erde kondensiert und dann im Laufe der Zeit aufgrund der Anziehungskraft der Sonne in seine Ekliptikebene übergegangen wäre. In diesem Szenario mit einer stark geneigten und sich schnell drehenden Erde geschieht dies jedoch nicht sofort. Stattdessen hielten Gezeitenbiegungen, die sich aus der unterschiedlichen Entfernung des Mondes von der Erde ergaben, die beiden in einer Art Patt fest, der Millionen von Jahren hätte dauern können.

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Während dieser Zeit hätte sich die Erdrotation allmählich verlangsamt, bis die Pattsituation gebrochen war und der Mond weiter in Richtung Sonne wanderte. Dies hätte eine Aufrichtung der Erdachse verursacht, und der Mond hätte über die Ekliptikebene der Erde hin und her geschwungen, wobei diese Schwingungen mit der Zeit kleiner wurden, wenn sich der Mond weiter von der Erde entfernt und Energie durch Gezeiten abgeführt wird. Die derzeitige Neigung des Mondes um fünf Grad zur Ekliptikebene ist Ausdruck dieser fortgesetzten Schwingung.

Diese Geschichte zeigt, wie die Bildung des Mondes mit der aktuellen axialen Neigung der Erde zusammenhängt, die für die klimamäßigenden Jahreszeiten auf diesem Planeten verantwortlich ist. Es könnte sein, dass Planeten anderswo mit großen Monden denselben Prozess durchlaufen haben, der Bedingungen schaffen könnte, die für die Entstehung von außerirdischem Leben geeignet sind.

Obwohl kluge Leute seit 50 Jahren an diesem Problem arbeiten, entdecken wir immer noch überraschend grundlegende Dinge über die früheste Geschichte unserer Welt. sagt Matija Cuk, Wissenschaftlerin am SETI-Institut und leitende Forscherin für die Simulationen, in einer Pressemitteilung. Es ist ziemlich demütig.