Mars: Marsmonde durch Kollision entstanden?

astronews.com Redaktion

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Unser Nachbarplanet Mars wird von den kleinen Monden Phobos und Deimos umrundet. Die meisten Astronomen halten sie für eingefangene Asteroiden. Doch alle Eigenschaften der Monde lassen sich mit dieser Theorie nicht erklären. Ein neue Studie befasst sich mit der These, dass auch beim Mars ein gewaltiger Einschlag für die Entstehung der Monde verantwortlich gewesen ist. (6. Juli 2016)

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Kickaha

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Namaste!

Sollte sich das als richtig erweisen und auch der MArs einen großen Mond gehabt haben so ist es wohl ein Zeichen, das große Kollisionsmonde - ähnlich wie der Mond der Erde - doch sehr viel Häufiger sind als bisher gedacht.
Es käme auch der eher chaotischen Ausgangssituation der Planetenentstehung deutlich näher, die von einigen Astronomen heute vertreten werden.
 

ralfkannenberg

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Sollte sich das als richtig erweisen und auch der MArs einen großen Mond gehabt haben so ist es wohl ein Zeichen, das große Kollisionsmonde - ähnlich wie der Mond der Erde - doch sehr viel Häufiger sind als bisher gedacht.
Es käme auch der eher chaotischen Ausgangssituation der Planetenentstehung deutlich näher, die von einigen Astronomen heute vertreten werden.
Hallo Kickaha,

beachte auch, dass der Mars eine ziemlich hohe Rotationszeit hat, und Phobos und Deimos können ihn nicht von ~ 9 Stunden da hinuntergebremst haben. Dass es da in der Vergangenheit beim Mars ein "Ereignis" gab ist also naheliegend und auch keine neue Idee; man weiss nur nicht, welches.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Bynaus

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Tatsächlich ist die Rotationszeit von Mars ziemlich genau da, wo man sie erwarten würde, wenn sie weder von einem Mond heruntergebremst noch von Impakten hochgeschraubt wurde. In einem Masse vs. Drehmoment-Diagram fällt der Mars auf eine Linie mit den Gasriesen. Die Erde hätte auf dieser Linie eine Rotationszeit von 6 Stunden. Insofern braucht der Mars nicht zwingend einen grossen Mond.
 

Dgoe

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Mich wundert das hier:
Zurück blieben zwei kleine Monde, nämlich Phobos und Deimos. Würde sich zunächst kein großer Mond bilden, wären in der Scheibe fünf bis zehn kleinere Monde entstanden
Wieso 2? und nicht 0 oder 1 oder 3 oder 4? ...

Geheimnis der Algorithmen?

Gruß,
Dgoe
 

Bynaus

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Es hätten wohl auch 1 oder 3 sein können. Die genaue Anzahl hängt von den unbekannten Anfangsbedingungen ab. Der springende Punkt ist, dass dieses Modell die Entstehung von Phobos und Deimos durch einen Giant Impact vollständig erklären kann (sprich, eine solche Situation,mit zwei kleinen Monden, kommt in den Ergebnissen hinreichend oft vor) - ein Fortschritt gegenüber früheren Modellen.
 

ralfkannenberg

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In einem Masse vs. Drehmoment-Diagram fällt der Mars auf eine Linie mit den Gasriesen.
Hallo Bynaus,

das ist ja interessant. Hast Du mir da eine schöne Formel für das Drehmoment, damit ich mir das einmal selber aufmalen kann ?

Mit M = r*F komme ich da nicht weiter, weil ich nicht Weiss, was bei einem Planeten das "F" sein soll. Irgendwie hätte ich erwartet, dass ich da eine Winkelgeschwindigkeit antreffe.

Irgendwie müsste man doch "Arbeit = Kraft mal Weg" durch "Arbeit = Drehmoment mal Winkel" ersetzen und das dann auflösen. mein "Gefühl" sagt mir jedoch, dass bei diesem Ansatz noch etwas fehlt.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

pane

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Hallo Kickaha,

beachte auch, dass der Mars eine ziemlich hohe Rotationszeit hat, und Phobos und Deimos können ihn nicht von ~ 9 Stunden da hinuntergebremst haben. Dass es da in der Vergangenheit beim Mars ein "Ereignis" gab ist also naheliegend und auch keine neue Idee; man weiss nur nicht, welches.


Es ist auch sehr unwahrscheinlich, dass die Venus ihre sehr langsame Rotation von Anfang an hatte. Aber Krater werden auf ihr wahrscheinlich nicht mehr zu finden sein. Oder könnte die Venus sogar der grössere Erdmond sein, den es mal gegeben haben soll? Das würde die eigenartige Resonanz zur Erde erklären.

mit freundlichen Grüßen
pane
 

Bynaus

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Hallo Bynaus,

das ist ja interessant. Hast Du mir da eine schöne Formel für das Drehmoment, damit ich mir das einmal selber aufmalen kann ?

Mit M = r*F komme ich da nicht weiter, weil ich nicht Weiss, was bei einem Planeten das "F" sein soll. Irgendwie hätte ich erwartet, dass ich da eine Winkelgeschwindigkeit antreffe.

Irgendwie müsste man doch "Arbeit = Kraft mal Weg" durch "Arbeit = Drehmoment mal Winkel" ersetzen und das dann auflösen. mein "Gefühl" sagt mir jedoch, dass bei diesem Ansatz noch etwas fehlt.


Freundliche Grüsse, Ralf

Hier ist ein Link zu einer Grafik: http://www.planeten.ch/drehimpulse/ Die Formel findest du dort (M = Masse, R = Radius, T = Rotationsperiode - alles in SI Einheiten natürlich). Phi, das Massenträgheitsmoment, wurde bei den grossen Planeten gemessen (z.B., Erde = 0.331, Jupiter = 0.260), sonst kann man es in erster Näherung auf 0.4 setzen (dichtehomogene Sphäre).

@pane: Es gibt Krater auf der Venus, aber die sind alle <500 Ma alt. Ich weiss nicht, woher du das mit dem "grösseren Erdmond, den es mal gegeben haben soll" hast. Aus der wissenschaftlichen Literatur ist mir dazu nichts bekannt. Die Venus ist auch viel zu gross, als dass sie aus der Erde hätte hervorgehen können. Die Nähe zur 13:8-Bahnresonanz mit der Erde ist angesichts der Häufigkeit solcher "nahezu"-Resonanzen bei den Keplerplaneten nichts ungewöhnliches. Das ist die stabilste Konfiguration von zwei benachbarten Planeten. Die Venus hat ihre Rotation wohl durch Gezeitenreibung mit ihrer dichten Atmosphäre verloren (siehe dazu: http://www.nature.com/nature/journal/v411/n6839/abs/411767a0.html). Aber auch dafür musste sie erst sehr langsam rotieren - möglicherweise hat ein Giant Impact dazu geführt. Entweder direkt oder indem er einen Mond erzeugt hat, den die retrograd rotierende Venus dann wieder vom Himmel geholt hat.
 

Ich

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Hier ist ein Link zu einer Grafik: http://www.planeten.ch/drehimpulse/ Die Formel findest du dort (M = Masse, R = Radius, T = Rotationsperiode - alles in SI Einheiten natürlich). Phi, das Massenträgheitsmoment, wurde bei den grossen Planeten gemessen (z.B., Erde = 0.331, Jupiter = 0.260), sonst kann man es in erster Näherung auf 0.4 setzen (dichtehomogene Sphäre).
Du solltest noch dazu sagen, dass du Drehimpuls meinst, nicht -moment. Das hat Ralf aus der Bahn geworfen.
 

Bynaus

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@Ich: Du hast völlig recht - sorry Ralf! Passiert mir immer wieder. Zum Glück nicht in der Grafik. :)
 

ralfkannenberg

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Du solltest noch dazu sagen, dass du Drehimpuls meinst, nicht -moment. Das hat Ralf aus der Bahn geworfen.
Hallo Ich,

faiererweise muss ich einräumen, dass ich erst einen "Freud'schen Verleser" hatte und tatsächlich Drehimpuls gelesen hatte. Allerdings hatte ich nicht wirklich Lust, mir da einen Trägheitstensor anzutun.

Oder darf ich da ganz banal die Formel L = m r² ω anwenden, mit m = Planetenmasse, r= Planetenradius und ω = Winkelgeschwindigkeit ?


Freundliche Grüsse, Ralf
 

ralfkannenberg

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...multipliziert mit den Zahlen, die Bynaus angegeben hat.
Hallo zusammen,

jetzt habe ich die Formel gesehen, die Bynaus verwendet hat, sie ist quer an der y-Achse anstelle der Einheiten angeschrieben.

Ok, dann werde ich mal schauen, wo die Zentauren liegen, denn mit Ausnahme der Echeclus (26.8 h) und (342842), des "Besuchers aus der Oort'schen Wolke" (16.4 h; Seite 8 oben), haben die "Top 10" sowie der drittgrösste Zentauer Bienor und auch Ceto, trotz seines fast gleich grossen Mondes Phorcys, allesamt Rotationszeiten unter 10 Stunden.


Freundliche Grüsse, Ralf
 
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mac

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Hallo,

Der springende Punkt ist, dass dieses Modell die Entstehung von Phobos und Deimos durch einen Giant Impact vollständig erklären kann (sprich, eine solche Situation,mit zwei kleinen Monden, kommt in den Ergebnissen hinreichend oft vor) - ein Fortschritt gegenüber früheren Modellen.
Soweit wie ich das bisher meine verstanden zu haben, ist für eine solche ‚Mondproduktion‘ auf jeden Fall ein größerer Körper als Impactor nötig.

Ein ‚Wegspritzen‘ von Material in der Größe solcher Monde durch den einmaligen Impuls während des Impact allein, kann keine solchen Monde in eine stabile Umlaufbahn befördern. Alles was durch solch einen einmaligen Schuss, weg von dem Planeten geschossen wird, fällt entweder wieder runter, oder entkommt dem Schwerefeld des Planeten. Erst wenn ein solcher Brocken weiter oben eine weitere Beschleunigung (mit der für ihn richtigen Richtung und Stärke) erfährt, könnte er in eine stabile Umlaufbahn kommen (einschwenken sagt man wohl?).

Das kann z.B. durch die Gravitation eines viel größeren Brockens, der ebenfalls durch den Impact hinaufgeschleudert wurde geschehen, oder durch das Zerreißen eines solchen durch einen Impact hinaufgeschleuderten Brockens in zwei (oder mehr) Einzelteile durch die Fliehkraft seines beim Impact ursprünglich erzeugten und mitgenommenen Drehimpulses. (Nicht unbedingt von selbst, denn diese Fliehkraft ist häufig unmittelbar nach dem Impuls durch den Impact am größten).

Herzliche Grüße

MAC
 
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ralfkannenberg

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[scherz]Für "ganz grobe" Näherungsrechnungen ist das durchaus legitim[/scherz] :D
Hallo Bernhard,

darum ging es mir nicht, es ging mir nur darum, eine unnötig komplizierte Rechnung zu vermeiden. Ich gehöre ohnehin zu den Menschen, die noch am liebsten alles von Hand und ohne Hilfsmittel abzuschätzen versuchen, und bei einer doppelt-logarithmischen Skala, bei der letztlich "nur" ein paar Exponenten addiert und subtrahiert werden, könnte das sogar noch ohne grossen Fehler machbar sein.

Im vorliegenden Fall werde ich zwar faul sein und die Daten in eine Datenbank eintippen und dann die Drehimpulse ausrechnen, allerdings kann meine Datenbank nicht so riesige Zahlen handeln, d.h. ich werde das vorgängig noch geeignet umformen müssen.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Bynaus

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@Mac

Soweit wie ich das bisher meine verstanden zu haben, ist für eine solche ‚Mondproduktion‘ auf jeden Fall ein größerer Körper als Impactor nötig.

Ja, natürlich. In diesem Fall [soll] dieser Körper auch das Borealis-Becken geschaffen haben. Dafür muss er ein paar 100 km gross gewesen sein.

Ein ‚Wegspritzen‘ von Material in der Größe solcher Monde durch den einmaligen Impuls während des Impact allein, kann keine solchen Monde in eine stabile Umlaufbahn befördern. Alles was durch solch einen einmaligen Schuss, weg von dem Planeten geschossen wird, fällt entweder wieder runter, oder entkommt dem Schwerefeld des Planeten. Erst wenn ein solcher Brocken weiter oben eine weitere Beschleunigung (mit der für ihn richtigen Richtung und Stärke) erfährt, könnte er in eine stabile Umlaufbahn kommen (einschwenken sagt man wohl?).

Das kann z.B. durch die Gravitation eines viel größeren Brockens, der ebenfalls durch den Impact hinaufgeschleudert wurde geschehen, oder durch das Zerreißen eines solchen durch einen Impact hinaufgeschleuderten Brockens in zwei (oder mehr) Einzelteile durch die Fliehkraft seines beim Impact ursprünglich erzeugten und mitgenommenen Drehimpulses. (Nicht unbedingt von selbst, denn diese Fliehkraft ist häufig unmittelbar nach dem Impuls durch den Impact am größten).

Ja. Solche Massenumlagerungen kommen im Rahmen eines Giant Impacts vor, da gibt es grosse Mantel-Brocken, die nach einem halben Umlauf wieder mit dem Planeten kollidieren. Siehe hier: https://www.youtube.com/watch?v=cn5vh7hZ2o0

Man muss sich allerdings klar machen, dass Phobos und Deimos nicht intakt von der Marsoberfläche hochgeschleudert wurden. Die haben sich erst später aus den Teilchen der Scheibe gebildet - gemäss dem Paper auch ein Grund, warum ihre Dichte so gering ist. Bisherige Modelle versuchten das "direkt" zu machen, das heisst, Giant Impact -> Scheibe -> Phobos und Deimos. Das funktioniert nicht so gut. Aber Giant Impact -> Scheibe -> Grosser Mond plus kleine Möndchen -> Grosser Mond fällt irgendwann auf den Planeten, alle ausser zwei kleine Möndchen ebenso -> Phobos und Deimos scheint recht gut zu funktionieren.

@Ralf:

Ok, dann werde ich mal schauen, wo die Zentauren liegen, denn mit Ausnahme der Echeclus (26.8 h) und (342842), des "Besuchers aus der Oort'schen Wolke" (16.4 h; Seite 8 oben), haben die "Top 10" sowie der drittgrösste Zentauer Bienor und auch Ceto, trotz seines fast gleich grossen Mondes Phorcys, allesamt Rotationszeiten unter 10 Stunden.

Bei so kleinen Objekten wird die Rotationsgeschwindigkeit völlig von der Kollisionsgeschichte dominiert. Das fängt ja schon bei den Planeten und Zwergplaneten an, wie man im Diagramm sieht.
 
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ralfkannenberg

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da weiß man doch gleich wieder, warum es sich lohnt Programmierkurse zu besuchen...
Ja ja ... - PASCAL, Modula 2 - wie hoch kommt man da schon wieder hinauf (Datentyp CARDINAL, weil Primzahlen ja nicht-negativ sind) ?

Ich habe damals zwei von denen, also 2 CARDINAL, "zusammengehängt" und die vier Grundrechenarten von Hand programmiert, so dass ich wenigstens bis rund 40 Millionen kam, wo dann die Division ausgestiegen ist. Zwar konnte man die anfangs ganz wenigen Ausnahmefälle recht einfach abfangen und noch seperat behandeln, doch wurde das Programm immer langsamer, weil es immer mehr Ausnahmefälle gab, und ab 65 Millionen war dann Feierabend, weil der erneut nötige Workaround das ganze so langsam machte, dass eine Fortsetzung meiner Berechnungen zur Goldbach'schen Vermutung nicht mehr sinnvoll war. Bis 72 Millionen habe ich mich noch hochgequält, dann aber aufgehört.


Freundliche Grüsse, Ralf
 
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