Sonnensystem-Basiswissen: Steckbrief: Erde - der Blaue Planet mit Mond
Schon aus der Ferne dürfte unsere kosmische Heimat einem Raumfahrer als einladend erscheinen. Eine klare, mit weißen Wolken durchsetzte Atmosphäre erlaubt den Blick auf die Oberfläche, die mehr als zwei Dritteln mit flüssigem Wasser bedeckt und somit einzigartig im Sonnensystem ist. Bei näherem Hinsehen zeigt sich, dass manche Landmassen wie zum Beispiel Südamerika und Afrika so geformt sind, dass sie wie Puzzlestücke ineinanderpassen. Dies ist ein Hinweis auf den wichtigsten Prozess, der die Oberfläche der Erde gestaltet, die globale Plattentektonik. Sie sorgt dafür, dass Kontinente miteinander kollidieren und dabei zu größeren Einheiten zusammenwachsen. Aber ein Kontinent kann auch auseinanderbrechen. Das meiste dieser Vorgänge entzieht sich dem direkten Blick des Beobachters, da die Drift der Kontinente von Vorgängen im Mantel des Planeten verursacht wird. Des Weiteren ist das Wettergeschehen mit Niederschlägen flüssigen oder gefrorenen Wassers ein wichtiger Gestalter der Erdoberfläche.
Der größte terrestrische Planet
Mit einem Durchmesser von 12 756 Kilometern am Äquator ist die Erde der größte der vier erdähnlichen oder terrestrischen Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars des Sonnensystems und weist auch die größte Masse auf.
Die Zusammensetzung der Atmosphäre
Die Atmosphäre unseres Planeten stellt eine große Besonderheit im Sonnensystem dar: Nur hier finden sich mit einem Anteil von rund 21 Prozent große Mengen an freiem Sauerstoff in Form von Sauerstoffmolekülen. Er ist für die Lebensvorgänge auf der Erde von vitaler Bedeutung. Freier Sauerstoff ist ein Beleg für biologische Aktivität, denn würde man die Erde völlig sterilisieren, so wäre nach weniger als 10 000 Jahren aller Sauerstoff aus der Atmosphäre verschwunden. Sauerstoff ist ein äußerst reaktives Gas und geht sehr leicht chemische Verbindungen mit den Stoffen an der Erdoberfläche ein. Die Erdatmosphäre steht also nicht im chemischen Gleichgewicht zur Planetenoberfläche. Des Weiteren enthält die Lufthülle der Erde rund 78 Prozent Stickstoff und rund ein Prozent des Edelgases Argon. Das oft viel diskutierte Kohlendioxid ist dagegen ein Spurengas mit einem Gehalt von nur 0,035 Prozent.
Das Innere der Erde
Nur von der Erde ist der innere Aufbau mit hoher Genauigkeit bekannt, da sich ihr Inneres mit Erdbebenwellen durchleuchten lässt. Ihre Oberfläche besteht überwiegend aus zwei Krustentypen, der ozeanischen und der kontinentalen Kruste. Die ozeanische Kruste ist im Mittel etwa 10 bis 15 Kilometer dick und bildet mehr als zwei Drittel der Erdoberfläche. Die kontinentale Kruste ist deutlich dicker, ihre Mächtigkeit beträgt im Schnitt etwa 40 Kilometer. Die Unterschiede der beiden Krustentypen liegen in der chemischen Zusammensetzung begründet. Die gesamte Erdkruste macht weniger als ein Prozent der Erdmasse aus. Unterhalb der Kruste beginnt der Erdmantel, der bis in eine Tiefe von 2900 Kilometern reicht. Er besteht aus dichten silikatischen Mineralen und repräsentiert zwei Drittel der Erdmasse.
Das metallische Herz der Erde – der Erdkern
Unter dem Erdmantel beginnt der äußere Erdkern, er besteht aus einer flüssigen Mischung von metallischem Eisen und Nickel. Er reicht bis in eine Tiefe von 5100 Kilometern. Im flüssigen Metall des äußeren Erdkerns wird das Erdmagnetfeld durch Massenströmungen und elektrische Ströme in einem noch nicht völlig verstandenen Generatoreffekt erzeugt. Jenseits einer Tiefe von 5100 Kilometern bis zum Zentrum in 6371 Kilometer Tiefe schließt sich der feste innere Erdkern an, der die gleiche Zusammensetzung wie der äußere Erdkern aufweist. Allerdings ist sein Material auskristallisiert. Eine Untergliederung des Planetenkerns in einen flüssigen äußeren Bereich und einen festen inneren Kern ist derzeit nur von der Erde bekannt. Bei den anderen Welten im Sonnensystem liegen bislang keine entsprechenden Messdaten vor, die eine solche Erkenntnis ermöglichen könnten.
Der treue Begleiter: Der Mond
Eine weitere Besonderheit des Blauen Planeten ist sein großer natürlicher Trabant, der Mond, der rund ein Viertel des Erddurchmessers erreicht. Seine Masse entspricht rund 1/81 oder rund 1,2 Prozent der Erdmasse. Die Mondoberfläche könnte kaum gegensätzlicher zu derjenigen der aktiven Erde sein. Jegliche innere geologische Aktivität ist auf dem Mond seit langer Zeit erloschen, seit mehreren Milliarden Jahren wird seine Oberfläche nur noch durch äußere Einflüsse wie die Einschläge von Asteroiden verändert. Der Mond ist somit ein Museum der Frühzeit unseres Sonnensystems.
Der Mond – eine Welt mit eigenem Charakter
Durch seine Nähe lassen sich auf dem Mond schon mit einem Feldstecher zahlreiche Einzelheiten seiner Oberfläche erkennen, vor allem die Krater und die großen dunklen Regionen fallen sofort ins Auge. Sie sind die Spuren gewaltiger Einschläge und da der Mond keine Atmosphäre aufweist, verwittern sie auch nach Milliarden von Jahren praktisch nicht. Die variablen Helligkeiten der Mondoberfläche gehen auf Unterschiede in der mineralogisch-chemischen Zusammensetzung zurück. In den hellen Gebieten dominieren Gesteinen mit hohen Gehalten an Kristallen der Feldspatgruppe. Sie sind auch auf der Erde die häufigsten Minerale in der Erdkruste. In den dunklen Mondregionen kommen dagegen dunkle Basalte vor, die vor rund drei Milliarden Jahren aus dem Mondinneren hervorbrachen. Die dunklen Gebiete wurden von den Astronomen vor der Erfindung des Teleskops Anfang des 17. Jahrhunderts für Meere und Ozeane aus flüssigem Wasser gehalten. Sie tragen daher die Bezeichnung Mare, Mehrzahl Maria.
Das erste Ziel der Raumfahrt
Der Mond war schon Ende der 1950er Jahre das erste Ziel von Raumsonden und ist nach wie vor der einzige fremde Himmelskörper, der jemals von Menschen erreicht wurde. Insgesamt zwölf Menschen betraten den Mond, den Anfang machten im Juli 1969 die beiden Astronauten der Mission Apollo 11, Neil Armstrong und Buzz Aldrin. Während der sechs erfolgreichen Landungen auf dem Mond wurden insgesamt 382 Kilogramm Gesteinsproben aufgesammelt. Sie wurden in aller Ausführlichkeit in irdischen Laboratorien untersucht und erlaubten die Rekonstruktion der geologischen Geschichte des Erdtrabanten. Zudem zeigte sich eine starke chemische Übereinstimmung der Zusammensetzung des Mondes mit derjenigen des Erdmantels, ein Hinweis auf einen gemeinsamen Ursprung.
Wie entstand der Mond?
Erst durch die Analyse der Mondgesteine, die von den Apollo-Missionen und den russischen Raumsonden der Luna-Serie zur Erde gebracht wurden, gelang es, die Entstehung des Mondes zu erklären. Das derzeit als Standardtheorie geltende Modell geht von einer schon fast vollständig gebildeten Urerde aus, die wenige dutzend Millionen Jahre nach ihrer Entstehung vor rund 4,5 Milliarden Jahren von einem anderen Himmelskörper von der Größe und Masse des Mars getroffen wurde. Dieser Impaktor wird auch Theia genannt. Der Einschlag erfolgte streifend, dabei vereinigten sich die metallischen Kerne beider Himmelskörper, während Material aus dem Erdmantel mit großer Wucht ausgeworfen wurde. Ein Teil dieses Materials stürzte auf die durch den Einschlag weiß glühende Urerde zurück, ein anderer Teil entwich ins All. Aber ein großer Anteil blieb in einer Umlaufbahn um den Planeten zurück und vereinigte sich in geologisch relativ kurzer Zeit zu dem Himmelskörper, den wir heute Mond nennen.
Weitere Steckbriefe:
Schreiben Sie uns!