Würde eine Asteroidenkollision die Umlaufbahn des Mondes beeinflussen und welche Folgen hätte das für die Erde?

Die Masse des Mondes beträgt 7,34 × 10$^{22}$kg. Damit ein Asteroid eine spürbare Wirkung hat, muss seine Masse in diesem Bereich liegen.

• Die benötigte Masse des Asteroiden hängt auch von seiner Geschwindigkeit (kinetische Energie) ab.
• Welchen Zeitrahmen möchten Sie berücksichtigen? Auf einer Zeitskala von einer Milliarde Jahren wird ein winziger Asteroid messbare Auswirkungen haben: Die Änderung der Umlaufbahn wird winzig sein, aber über Millionen von Umlaufbahnen summieren sich diese Änderungen.

Um kurzfristig spürbare Effekte zu erzielen, wäre ein sehr großer Asteroid nötig. Ein Asteroid, der groß genug ist, um die Umlaufbahn des Mondes zu beeinflussen, würde große Mondbrocken abbrechen, was zu einem Meteoritenbeschuss auf der Erde führen würde (siehe Neal Stephensons Roman Seveneves für ein Beispiel dafür), also hätten wir unmittelbarere Bedenken als seinen Einfluss auf Gezeiten.

Eine Bombe kann etwa 100 Tonnen Erde pro Tonne TNT verdrängen . Die Detonation einer 1-MT-Atombombe würde also 100 MT oder 10 verdrängen (optimistisch ist, dass Felsen schwerer zu bewegen sind als Erde).$^{11}$kg Gestein oder ein Bruchteil von 10$^{-11}$der Masse des Mondes. Außerdem würde der größte Teil dieser Masse auf dem Mond bleiben, sodass die gesamte Anziehungskraft des Mondes gleich bleiben würde. Die Explosion würde einen gewissen Schub auf den Mond ausüben, sodass seine Umlaufbahn verändert werden könnte. Aber auch dieser Effekt wäre winzig und geht nur von den Größenordnungen aus, die wir hier betrachten.

Was mit dem Mond passieren würde, hängt wirklich von den Details ab: Ein rückläufiger Aufprall verlangsamt den Mond und erweitert seine Umlaufbahn, ein prograder Aufprall beschleunigt ihn und verengt seine Umlaufbahn. Um den Mond dazu zu bringen, mit der Erde zu kollidieren, würde ich erwarten, dass ein Asteroid von der Größe des Mondes benötigt wird, oder viel Geduld.

So zieht sich der Mond langsam zurück: Die Gezeiten rauben dem Mond orbitale Energie. Kleine Effekte wie das Detonieren einer Bombe würden von diesem Effekt überschwemmt.

Eine breitere Umlaufbahn bedeutet kleinere Gezeiten.

Seltsamerweise könnte ein Asteroid, der den Mond um eine geringe Entfernung verfehlt, den Mond tatsächlich durch mehr als eine Kollision ablenken!

Wenn sich ein kleiner Körper an einem größeren Körper vorbeibewegt, wird seine Richtung um 100 % geändert, was bedeutet, dass sein Impuls um fast das Doppelte des ursprünglichen Fallimpulses geändert wurde. Dieser Impuls muss erhalten bleiben, also muss der Mond den doppelten Impuls des fallenden Asteroiden gewinnen.

Sie können es sich als den gleichen Effekt vorstellen, als ob der Asteroid aus Gummi wäre und vom Mond abprallt, im Vergleich dazu, dass er aus Kitt (oder Stein) besteht und daran haftet. Eine Asteroidenkollision aus Kitt (oder Stein) überträgt ihren Impuls, verliert jedoch kinetische Energie in Form von Verformung, Hitze und Schock. Ein Asteroid, der abprallt, ohne bei der Kollision Energie zu verbrauchen, trägt mehr Energie zur Bewegung des Mondes bei.

Eine Studie aus dem Jahr 2016 schätzte, dass der Durchmesser des Impaktors, der Mare Imbrium auf dem Mond erzeugte, etwa 250 km oder 150 Meilen betrug. Es gibt nur wenige so große Asteroiden. Der Durchmesser des Mondes beträgt fast 3500 km, mehr als 14 mal so groß. Das ist über das 2500-fache des Volumens (weil das Volumen proportional zur dritten Potenz des Durchmessers ist). Größere felsige Objekte sind tendenziell dichter, daher ist es vernünftig anzunehmen, dass der Mond die 2500-fache Masse oder mehr haben würde. Das ist also ein Szenario eines extrem kräftigen Asteroiden (Protoplaneten-Größe), der den Mond trifft. Was würde mit der Umlaufbahn des Mondes passieren? Ein bisschen, aber nicht so sehr. Wenn der Impaktor 1/2500 der Masse hat, würde die Geschwindigkeitsänderung des Mondes 1/2500 der Einfallsgeschwindigkeit betragen. (Ich ignoriere die Masse des Impaktors bei der Schätzung des kombinierten Impulses, da sie so klein ist.) Eine plausible obere Schätzung für die Impaktorgeschwindigkeit wäre 50 km/s, sodass die Änderung der Mondgeschwindigkeit in der Größenordnung von liegen würde 50/2500 = 0,02 km/s. Einerseits, Das ist ziemlich beeindruckend, aber die Umlaufgeschwindigkeit des Mondes um die Erde ist 50-mal größer. Wenn diese Berechnung auf der Rückseite des Umschlags korrekt ist, hätten die Alten die Änderung der Monatslänge leicht bemerkt, aber ich denke, die Änderung des Umlaufradius wäre zu klein, um sie zu sehen.

Wenn dieser Einschlag statt vor Milliarden von Jahren stattgefunden hätte, als Menschen noch in der Nähe waren, hätten die Menschen von damals viel mehr über den Mond bemerkt, als dass sich die Länge des Monats änderte.