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Einführung
Eines der häufigsten Argumente, die zur Unterstützung des Junge-Erde-Kreationismus vorgebracht werden, ist, dass das dynamische Alter des Erde-Mond-Systems (wie es durch die Physik der Erde-Mond-Gezeitenwechselwirkung bestimmt wird) zu jung ist, um ein Alter von mehreren Milliarden Jahren für das System zu rechtfertigen. In diesem Artikel werde ich (a) die grundlegende Physik von Gravitation und Gezeiten überblicken, (b) die Geschichte theoretischer Modelle für Erde-Mond-Gezeiten rekapitulieren, (c) die paläontologischen Beweise, die für die Geschichte des Erde-Mond-Systems relevant sind, zusammenfassen und (d) zeigen, dass die Kombination aus Theorie und Beobachtung die Argumente des Junge-Erde-Kreationismus widerlegt, mit Bezug auf spezifische Argumente des Junge-Erde-Kreationismus und deren spezifische Schwachstellen. Dies ist als Überblick für Leser gedacht, die nicht mit Physik und Mathematik vertraut sind, sodass die Argumente so wenig technisch wie möglich dargelegt werden. Es gibt Verweise auf technischere Arbeiten, für diejenigen, die sich für die Nachverfolgung der hier als akzeptierte Aussagen dargelegten Argumente interessieren.
Obwohl dieser Artikel als Widerlegung eines weiteren schlecht durchdachten Arguments des jungen-Erde-Kreationismus intendiert ist, beziehen sich die einleitenden Überblicke überhaupt nicht auf den Kreationismus. Daher sollte der Artikel auch als Einführung in die Physik der Evolution des Erde-Mond-Systems für Leser funktionieren, die nicht an der Fragestellung Kreation versus Evolution interessiert sind.
Einführung in die Schwerkraft
Obwohl die Existenz der Schwerkraft seitdem bekannt war, als Menschen wussten, dass sie fallen können, war es erst mit Isaac Newton, der eine mathematische Beschreibung der Schwerkraft ermöglichte. Newton zeigte, dass die Kraft der Schwerkraft einer einfachen algebraischen Gleichung folgt, die hier als Gleichung 1 dargestellt ist.
| Fg = Gm1m2 / R2 | Gleichung 1 |
In Gleichung 1 ist Fg die Gravitationskraft zwischen zwei Objekten der Masse m1 und m2 und R ist der Abstand, der die beiden Massen trennt. Diese Gleichung ist wichtig, da sie die fundamentale Gleichung zur Beschreibung der Gravitationskraft in der newtonschen Physik ist. Sie ist jedoch eine Idealisierung; sie geht davon aus, dass die Massen m1 und m2 Punktmassen sind, d. h. sie haben keine physikalische Ausdehnung. Aber natürlich sind nicht alle realen Massen Punktmassen, und daher gehorchen sie nicht exakt Newtons Gleichung. Als Näherung funktioniert die Gleichung jedoch sehr gut für Massen, die durch Abstände getrennt sind, die im Vergleich zu ihrer physikalischen Größe sehr groß sind. Zum Beispiel muss man bei der Analyse der Erdumlaufbahn um die Sonne den Gravitationseffekt der anderen Planeten berücksichtigen, wie in Gleichung 1 ausgedrückt, aber man muss sich nicht darum kümmern, dass sie keine Punktmassen sind, da der differentielle Effekt nicht messbar ist.
Einführung in die Gezeiten
Ein Gezeiten ist das, was passiert, wenn die Massen, die wir in Gleichung 1 sehen, nicht durch Entfernungen getrennt sind, die im Vergleich zu ihrer physikalischen Größe groß sind. Eine Gezeit ist eine "differenzielle Schwerkraft", das Ergebnis der Tatsache, dass ausgedehnte Körper nicht gleichmäßig auf alle Teile voneinander ziehen, wie Gleichung 1 es implizieren würde. In Abbildung 2 unten sehen wir, wie die Gezeitenkraft zwischen Erde und Mond wirkt, wobei die roten Pfeile die relative Anziehungskraft der Mondschwerkraft auf die Erde zeigen.
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Wie in Abbildung 1 dargestellt, ist die Kraft über die Distanz zwischen dem Mond und den verschiedenen Teilen der Erde nicht konstant. Der Mond, der der nahen Seite der Erde näher liegt, zieht an dieser stärker (wo die roten Pfeile länger sind), während er an der Seite der Erde, die weiter entfernt ist, schwächer zieht (wo die roten Pfeile kürzer sind). In der Physik nennen wir diesen Effekt einen „Gradienten", und er repräsentiert die Unterschiede in der angewandten Kraft an verschiedenen Punkten. Die Stärke dieses Gradienten wird in der Gleichung 2 unten dargestellt.
| DF / DR = 2Gm1m2 / R3 | Gleichung 2 |
In Gleichung 2 repräsentiert DF / DR eine Änderung der Kraft (DF) in Bezug auf eine Änderung des Abstands (DR). Diese Variation der Kraft, oder Gezeitengradient, bewirkt die Verzerrung der Form sowohl der Erde als auch des Mondes, während die Kraft in Gleichung 1 dafür sorgt, dass sich Erde und Mond umkreisen. Wie die roten Pfeile in Abbildung 1 andeuten, wirkt auf die Pole der Erde eine „nach innen" ziehende Kraft zum Äquator hin, was dazu tendiert, den Planeten zusammenzudrücken. Würde man einen Gummiball auf diese Weise zusammendrücken, könnte man selbst sehen, dass der nach innen gerichtete Druck zu einer nach außen gerichteten Ausdehnung am „Äquator" des Balls führt. Fügt man dazu den Effekt hinzu, dass der Mond stärker auf jene Teile der Erde zieht, die ihm näher sind, so ist das Ergebnis, dass die Erde zusammengedrückt wird, wobei sie sich zum Mond hin und vom Mond weg wölbt. Der Effekt ist in Abbildung 2 unten veranschaulicht.
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Die Abbildung in Figur 2 oben zeigt die feste Erde (grün) und die Ozeane (blau) in schematischer Form. Die „feste" Erde ist eigentlich nicht so fest, und sie biegt sich unter dem Gezeitenstress des Mondes, aber die wässrigen Ozeane sind deutlich weniger „fest" als der Rest der Erde, und daher werden sie durch den Gezeitenquetsch des Mondes viel stärker verformt. Folglich besteht der Auswölbung hauptsächlich aus Ozean, und nur ein kleiner Teil besteht aus Land. Die gasförmige Atmosphäre wird ebenfalls gezeitenmäßig gequetscht, aber sie spielt im Gesamtsystem nur eine untergeordnete Rolle, und ich werde sie hier ignorieren (eine detaillierte Untersuchung von Gezeiten sollte Gezeiten der Atmosphäre nicht ignorieren; ich tue es hier nur, weil sie in dieser speziellen Diskussion keine prominente Rolle spielt).
In einem statischen System wie in Abbildung 2 zeigt der überwiegend ozeanische Ausbuchtung genau auf den Mond. Aber das reale System ist nicht statisch; der Mond umkreist die Erde, doch die Erde dreht sich um ihre tägliche Achse viel schneller. Daher zieht die Rotation der Erde den Ausbuchtung vor den Mond heraus. Das Ergebnis davon ist in Abbildung 3 unten veranschaulicht, und wir sind nun bereit, die größeren Geheimnisse der Gezeiten und des Erde-Mond-Systems zu verstehen.
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Der Ozeanbulge wird durch die Erdrotation vor dem Mond herangezogen; da der Ozean gravitativ an der Erde haftet, muss er dort hinziehen, wohin die Erde geht. Er kann jedoch nicht zu weit vordringen, da er vom Mond zurückgezogen wird. Das Ergebnis, in Abbildung 3 veranschaulicht, ist, dass der Ozeanbulge im Gleichgewicht bleibt und im Wesentlichen relativ zur Erde und dem Mond fixiert ist, während die feste Erde unter dem Ozean rotiert. Der Ozean ist zwar gravitativ an die Erde gebunden, bleibt aber flüssig und ist nicht wie ein Fels oder ein Berg an der Erde festgeklebt. Es gibt eine Grenzfläche, nämlich den Meeresboden, an der Wasser und Erde sich frei gegeneinander bewegen können. Diese Grenzfläche, wie jede andere reale physikalische Grenzfläche auch, ist nicht völlig reibungsfrei, was ebenfalls in Abbildung 3 durch die kleine Beschriftung „Reibungskraft" veranschaulicht wird. In diesem Fall umfasst „Reibung" jedoch alle Arten, wie der Ozean und die Erde sich gegenseitig behindern. Der Ozean stößt auf die Kontinente und muss sich um sie herumwälzen (daher macht die Verteilung der Kontinente um die Erde einen Unterschied).
Da die Erde versuchen will, sich vorwärts zu drehen, aber der Ozean vom Mond zurückgehalten wird, versucht die Erde, sich durch die Ozeane zu bewegen. Genau wie man den Widerstand spürt, wenn man versucht, durch Wasser zu gehen, spürt auch die Erde den Widerstand beim Versuch, sich durch das Wasser der Ozeane zu bewegen, und dieser Widerstand überträgt Energie von der Erde (was ihre Rotationsgeschwindigkeit verlangsamt) und auf die Ozeane (sie in Bewegung versetzend und sie aufheizend). Aber das Erde-Ozean-System übt auch ein Torque (eine „drehende" Kraft) auf den Mond aus, weil die Linie entlang des Pfeils, der in Abbildung 3 mit „B" beschriftet ist, einen Winkel zur Linie bildet, die das Zentrum der Erde mit dem Zentrum des Mondes verbindet. Aufgrund dieses Torques überträgt die Erde auch Energie (was ihre Rotationsgeschwindigkeit verlangsamt) durch den Ozeanwulst und die Schwerkraft auf den Mond (was ihn dazu bringt, sich in seiner Umlaufbahn schneller zu bewegen und sich daher weiter von der Erde zu entfernen).
Zu diesem Zeitpunkt sind wir bereit, zwei wichtige Beobachtungen zu verstehen. Erstens, die hohen und niedrigen Gezeiten, die wir alle kennen, werden durch die Bewegung der Erde durch die hohen und niedrigen Bereiche des Ozeans verursacht, wie sie in Abbildung 2 oder Abbildung 3 dargestellt sind. Da wir auf der Erde sind, scheint es uns aus unserem Bezugssystem so, als würde sich der Ozean bewegen, aber wie auch immer man es betrachtet, das Ergebnis ist dasselbe. Die Erde und ihre Ozeane bewegen sich gegeneinander aufgrund des Anziehungskraft des Mondes, und wir sehen diese Bewegung als das, was wir hohe und niedrige Gezeiten nennen. Zweitens, der Mond entfernt sich langsam von der Erde. Das bedeutet, dass der Mond nicht dort ist, wo er immer war im Verhältnis zur Erde; das Erde-Mond-System muss sich eindeutig im Laufe der Zeit entwickelt haben. Können wir herausfinden, wie sich das Erde-Mond-System entwickelt hat? Ich werde die Antwort auf diese Frage im nächsten Abschnitt überprüfen.
Tidale Evolution des Erde-Mond-Systems
Die bisher gegebene Beschreibung ist notwendigerweise allgemein und lässt viele Details aus. Doch hinter dieser Laien--Fassade verbirgt sich viel Physik und Mathematik, und diese muss behandelt werden, um die wahre Natur der Gezeitenbeziehung zwischen Erde und Mond zu verstehen. Ich werde hier keine dieser Mathematik entwickeln. Stattdessen werde ich mich darauf konzentrieren, die Geschichte der wissenschaftlichen Bemühungen zur Erfassung des Erde-Mond-Gezeiten-Systems zu rekapitulieren. Auf diesem Weg werde ich auf zahlreiche Originalquellen, Bücher, Fachzeitschriftenartikel und dergleichen Bezug nehmen. Diese Quellen werden dem Leser alle mathematischen und/oder physikalischen Details bieten, die man sich wünschen könnte. Leser, die mehr erfahren möchten, werden ermutigt, diese Quellen zu konsultieren.
Es war nicht möglich, Gezeiten in irgendeinem quantitativen, physikalischen oder mathematischen Sinne zu untersuchen, bis Isaac Newton im Wesentlichen die Wissenschaft der Mechanik erfand, mit der Veröffentlichung seines Philosophiae Naturalis Principia Mathematica im Jahr 1687. Seitdem haben sich eine Reihe von hervorragenden Wissenschaftlern mit dem Problem der Gezeiten beschäftigt, darunter Edmond Halley, Pierre Laplace und William Thomson (Lord Kelvin). Doch es war der berühmte englische Mathematiker und Geophysiker George Howard Darwin, der das Problem der Erdrotation und des Erde-Mond-Systems mit analytischem Eifer angegriffen hat (G.H.Darwin; 1877, 1879, 1880; mit einer ironischen Wendung bezüglich der Schöpfung-Evolution-Frage war er der Sohn von Charles Darwin, dem Gründungsvater der biologischen Evolution). Darwin betrachtete die Ozeangezeiten und machte dort einige bedeutende Fortschritte, konzentrierte sich aber hauptsächlich auf Gezeiten fester Körper in einem homogenen Erdball. Heute wissen wir, dass Ozeangezeiten viel wichtiger sind als Gezeiten fester Körper. Thomson war der erste, der zeigte, dass Gezeiten Drehimpuls von der Erde auf den Mond übertragen, und dass diese Impulsübertragung dafür sorgt, dass sich der Mond von der Erde entfernt. Doch Darwin war der erste, der das Problem in analytische Details fasste und den Boden für Untersuchungen im frühen 20. Jahrhundert bereitete.
In den meisten der ersten beiden Jahrzehnte des 20. Jahrhunderts war Harold Jeffreys der Hauptforscher zu diesem Problem. Jeffreys veröffentlichte in den frühen 1900er Jahren eine Reihe von Arbeiten und fasste den damaligen Stand der Dinge umfassend in der ersten Auflage seines wegweisenden Buches The Earth (Jefferys, 1924) zusammen. In diesem Buch (Kapitel XIV, Tidal Friction, S. 205-237 der 1. Auflage) verwendet Jeffreys eine Schätzung der Gezeitenreibung, um ein maximales Alter für das Erde-Mond-System von 4 Milliarden Jahren abzuleiten. Dieses geschätzte Alter blieb in späteren Auflagen bis mindestens 1952 unverändert. Das Hauptproblem, das Jeffreys und späteren Forschern Schwierigkeiten bereitete, war ihre Unfähigkeit, Gezeiten im Ozean vollständig analytisch zu beschreiben oder gar die numerischen Werte der ozeanischen Gezeitenreibung zu kennen. Doch es ist klar, dass Jeffreys damals, etwa 44 Jahre nach Darwins Werk, wusste, dass ozeanische Gezeiten wichtiger sind als Gezeiten fester Körper. Die Suche nach ozeanischen Gezeitenantwortsfunktionen wurde aufgenommen.
Spätere Forscher kamen zu dem Schluss, dass Jeffreys den wahren numerischen Wert für die ozeanische Gezeiten-Dissipation erheblich unterschätzt hatte und daher das Alter des Erde-Mond-Systems überschätzt hatte. Obwohl sie kein Alter angeben, sagten Munk & McDonald (1960), dass Jeffreys die ozeanische Dissipation um einen Faktor von 100 falsch berechnet habe. Bald wurde deutlich, dass sich die Waage auf die andere Seite geschwungen hatte und ein fundamentales Problem vorlag. Slichter (1963) reanalysierte das Erde-Mond-Drehmoment, indem er einen neuen Weg fand, den gesamten Erdellipsoid zu nutzen, anstatt ihn als Reihe von Approximationen zu behandeln. Er entschied, dass je nach den spezifischen Details des Modells der Mond vor 1,4 bis 2,3 Milliarden Jahren sehr nahe an der Erde entstanden sein könnte, anstatt vor 4,5 Milliarden Jahren. Slichter bemerkte, dass dies das Problem lösen würde, wenn aus unbekannten Gründen das Gezeiten-Drehmoment in der Vergangenheit viel geringer war als heute (wobei „heute" ungefähr die letzten 100 Millionen Jahre bedeutet). Er konnte jedoch die Begründung nicht liefern und schloss seinen Aufsatz damit, dass die Zeitskala des Erde-Mond-Systems „immer noch ein großes Problem darstellt"; ich nenne dies „Slichters Dilemma".
Trotz der über die Jahre aufgewandten Anstrengungen für dieses Problem war eine wirklich vollständige mathematische Methode zur Behandlung der Gezeiten-Dissipation noch nicht verfügbar. Dieses Problem wurde von Peter Goldreich neu definiert. Goldreich (1966) erweiterte den Bereich des Problems weit über die von Slichter gesetzten Grenzen hinaus, da Goldreich solare Gezeiten und präzessionelle Drehmomente einbezog. Allerdings, da das Alter des Systems von beobachteten Größen und willkürlichen Faktoren im Modell abhängig war, ging Goldreich der Frage des Alters nicht nach.
In den folgenden Jahren kam die Plattentektonik auf und führte zu einem wesentlichen Wandel im geophysikalischen Denken. Die Beweglichkeit der wandernden Kontinente ist von großer Bedeutung, denn zu dieser Zeit war es bereits gut verstanden, dass die Gezeiten-Dissipation in flachen Meeren die Wechselwirkung zwischen Erde und Mond dominierte. Kurt Lambeck war zu dieser Zeit eine Schlüsselfigur in der Gezeitenforschung und verfasste mehrere Abhandlungen. Seine Studie zur variablen Rotation der Erde (Lambeck, 1980) bleibt die umfassendste Studie ihrer Art. Lambeck stellte fest, dass nach den Bemühungen von Slichter, Goldreich und anderen die beobachteten und modellierten Werte für die Gezeiten-Dissipation schließlich übereinstimmten (Lambeck, 1980, Seite 286). Dennoch blieb ein Problem der Zeitskala bestehen. Nach Lambeck zitiert: „...sofern die gegenwärtigen Schätzungen für die Beschleunigungen nicht massiv fehlerhaft sind, kann nur ein variabler Energiesenker das Problem der Zeitskala lösen, und der einzige Energiesenker, der sich signifikant mit der Zeit ändern kann, ist der Ozean.“ (Lambeck, 1980, Seite 288). In Abschnitt 11.4, „Paleorotation und die Mondumlaufbahn“, weist Lambeck explizit darauf hin, dass paläontologische Belege eine deutlich langsamere Mondbeschleunigung in der Vergangenheit zeigen und dies mit den Modellen für die Kontinentalausbreitung von Pangea vereinbar ist (Lambeck, 1980, Seiten 388-394). Es ist wichtig zu bedenken, dass Lambeck bis 1980 die wesentliche Lösung für Slichters Dilemma aufgezeigt hatte: wandernde Kontinente haben einen starken Einfluss auf die Gezeiten-Dissipation in flachen Meeren, die ihrerseits die Gezeitenbeziehung zwischen Erde und Mond dominieren.
Während Lambeck den Weg wies, betrat Kirk Hansen (1982) den richtigen Weg. Hansens Modelle gingen von einer Erde mit einem einzigen Kontinent aus, der für eine Reihe von Modellen am Pol und für eine andere am Äquator platziert war (die Lage wurde gewählt, um die Berechnungen zu vereinfachen, aber die grundlegende Idee einer Ein-Kontinent-Erde ist vielleicht nicht so schlecht; Piper, 1982 schlägt vor, dass unsere aktuelle mehrkontinentale Erde tatsächlich abnormal ist und dass ein Kontinent die Norm ist). Sein Kontinent bewegt sich nicht wie es ein Modell der Plattentektonik tun würde, aber Hansen war der erste, der ein vollständig integriertes Modell für die ozeanische Gezeiten-Dissipation direkt verknüpft mit der Evolution der Mondumlaufbahn erstellte. Wie Hansen sagt, stehen seine Ergebnisse in „scharfem Kontrast" zu früheren Modellen und platzieren den Mond vor 4,5 Milliarden Jahren in einer recht komfortablen Entfernung von der Erde.
Hansen hatte sein integriertes Modell von Kontinenten und Gezeiten bereits fast das Dilemma von Slichter beseitigt. Kagan & Maslova (1994) behandeln die ozeanische Gezeiten-Dissipation mit vollständig mobilen und willkürlichen Kontinenten. Wie Hansen zeigen ihre Modelle Zeitskalen, die kein Problem für die Übereinstimmung des radiometrischen Alters der Erde mit dem dynamischen Alter des Erde-Mond-Systems darstellen. Kagan & Maslova (1994), Kagan (1997) und Ray, Bills & Chao (1999) haben die Studie noch detaillierter fortgesetzt, wobei die Plattentektonik vollständig in ihre Modelle der Erde-Mond-Gezeitenentwicklung integriert ist. Touma & Wisdom (1994) führen die Berechnung in einem vollständig integrierten, chaotisch entwickelnden Sonnensystem mit mehreren Planeten durch.
Obwohl es für den gelegentlichen Leser so erscheinen mag, dass das Erde-Mond-System recht einfach ist (schließlich besteht es nur aus der Erde und dem Mond), ist dies lediglich eine Illusion. Tatsächlich ist es erschreckend kompliziert, und es hat über 100 Jahre gedauert, bis Physiker die mathematischen Werkzeuge und physikalischen Modelle entwickelt haben, die notwendig sind, um das Problem zu verstehen. Slichters Dilemma, wie ich es nannte, war ein theoretisches Problem. Er besaß weder die mathematischen Werkzeuge noch das beobachtungsbezogene Wissen, um sein Problem zu lösen. Doch diejenigen, die ihm nachfolgten, haben die Aufgabe erfüllt. Slichters Dilemma ist heute im Wesentlichen ein gelöstes Problem. Sobald alle Details in den physikalischen Modellen des Erde-Mond-Systems berücksichtigt werden, erkennen wir, dass zwischen der grundlegenden Physik und einer evolutionären Zeitskala für das Erde-Mond-System kein fundamentales Konfliktpotenzial besteht.
Das paläontologische Beweismaterial
Ich habe bisher die Theorie sowie den Aufbau der mathematischen Methoden erläutert, die verwendet werden, um die Details der Gezeitenwechselwirkung zwischen Erde und Mond zu verstehen. Doch Theorie und Beobachtung, Theorie und Beweise gehen in den empirischen Wissenschaften Hand in Hand, und dies ist keine Ausnahme. Gezeiten und die Rotation der Erde hinterlassen deutliche Hinweise auf die Vergangenheit der Erde. Daher ist es, wenn Lambeck (1980) oder Stacey (1977) behaupten, dass die Gezeiten-Dissipation in der Vergangenheit niedriger gewesen sein muss, weder eine willkürliche Vermutung noch eine reflexartige Reaktion. Es ist eine Haltung, die mit den Beweisen übereinstimmt.
Die erste kritische Beobachtung ist Wie schnell bewegt sich der Mond derzeit von der Erde weg? Diese lineare Bewegung weg von der Erde musste entweder aus der beobachteten Winkelbeschleunigung geschätzt oder aus der Theorie berechnet werden; die erste Methode wird bevorzugt, da es sich um eine beobachtete Größe handelt. Stacey verwendet eine astronomische Schätzung von 5,6 cm/Jahr (Stacey, 1977, Seite 99). Lambeck gibt 4,5 cm/Jahr (Lambeck, 1980, Seite 298). Es ist eine wichtige Zahl, weil sie die wahre Stärke der Gezeiten-Dissipation aufdeckt. Heute kann die Zahl jedoch direkt beobachtet werden, dank der Dreiecksspiegel, die von Apollo-Astronauten zurückgelassen wurden. Die Mond-Laser-Entfernungsmessung bestimmt die aktuelle Rückzugsrate des Mondes von der Erde auf 3,82±0,07 cm/Jahr (Dickey et al., 1994).
Aber wie sieht es mit der vergangenen Rückzugsrate aus? Paläontologische Daten offenbaren direkt die Periodizität der Gezeiten, aus der sich ableiten lässt, welche Rückzugsrate der Frequenz entspricht. Es ist auch ein nicht-triviales Argument, dass dies beweist, dass der Mond physisch dort war. Schließlich ist es ziemlich klar, dass die Theorie, und nicht die Beobachtung, angepasst werden muss, wenn Ihre Theorie impliziert, dass der Mond zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Vergangenheit nicht dort war, während Ihre beobachteten Gezeitenevidenzen besagen, dass er in der Vergangenheit dort war.
Dieses paläontologische Beweismaterial liegt in Form von tidal rhythmites, auch bekannt als tidally laminated sediments, vor. Rhythmites wurden in den letzten etwa zehn Jahren intensiver untersucht und ergaben starke Ergebnisse. Williams (1990) berichtet, dass vor 650 Millionen Jahren die Rückzugsrate des Mondes 1,95±0,29 cm/Jahr betrug und dass über den Zeitraum von 2,5 Milliarden bis vor 650 Millionen Jahren die mittlere Rückzugsrate 1,27 cm/Jahr betrug. Williams hat denselben Datensatz später neu analysiert (Williams, 1997) und eine mittlere Rückzugsrate von 2,16 cm/Jahr für den Zeitraum zwischen heute und vor 650 Millionen Jahren gezeigt. Dass solche Daten zuverlässig sind, wird durch Archer (1996) demonstriert. Es gibt zudem eine sehr gute Übersicht über das frühere paläontologische Beweismaterial von Lambeck (1980, Kapitel 11, paleorotation)
Wie Sie sehen können, zeigt die paläontologische Evidenz, dass der Mond heute anomalerweise schnell von der Erde weicht. Dies entspricht genau den theoretischen Modellen, auf die ich bereits verwiesen habe. Die Kombination aus konsistenten Ergebnissen sowohl der theoretischen Modelle als auch der paläontologischen Evidenz zeichnet ein recht klares Bild der Gezeitenentwicklung des Erde-Mond-Systems. Bills & Ray (1999) geben eine gute Übersicht über den aktuellen Stand dieser Harmonie. Ohne es zu merken, haben sie auch gut erklärt, warum die kreationistischen Argumente nicht akzeptabel sind.
Die kreationistischen Argumente
Ich weiß nicht, wer zuerst das Alter des Erde-Mond-Systems als pro-kreationistisches Argument ins Spiel gebracht hat. Aber das erste Beispiel, von dem ich weiß, ist Barnes (1982, 1984). Barnes sagt, "Seit 25 Jahren ist bekannt, dass das Erde-Mond-System nicht so alt sein kann", und versichert uns, dass "Himmelsmechanik beweist, dass der Mond nicht so alt sein kann wie 4,5 Milliarden Jahre", zitiert dann weiter den letzten Satz aus Slichters (1963) Papier, "Die Zeitskala des Erde-Mond-Systems stellt nach wie vor ein großes Problem dar" (tatsächlich hätte Barnes das "T" nicht großgeschrieben, da dies ein Satzteilstück und kein vollständiger Satz ist, aber in diesem Fall ist der Fehler unbedeutend). Bemerkenswert ist, dass Barnes 1982 gerne ein bereits 19 Jahre altes Papier zitiert und 1984 eines, das 21 Jahre alt ist, lehnt es jedoch trotz eines Hintergrunds in der forschenden Physik ab, sich mit etwas nach Slichter zu beschäftigen. Wenn er das getan hätte, hätte er Lambeck (1980) gefunden, eine wichtige Arbeit, die deutlich die wahre Natur von Slichters Dilemma aufzeigte (oder sogar Stacey, 1977, der bereits den Konflikt zwischen Slichters theoretischem Dilemma und den zur damaligen Zeit verfügbaren paläontologischen Beweisen zeigte). Und natürlich geht Kirk Hansens Papier von 1982 um zwei Jahre Barnes' 1984er Wiederholung voraus, wird jedoch ignoriert, obwohl es damals bereits als ein wichtiger Schritt nach vorne anerkannt war. Barnes zeigt den gleichen schlampigen und faulen Ansatz gegenüber "Forschung", der den jungen-Erde-Kreationismus durchdringt, obwohl sein Fall besonders eklatant ist (wie es auch bei seinen Argumenten bezüglich des Erdmagnetfeldes der Fall war).
DeYoung (1992) bietet sein eigenes Modell an. Tatsächlich bietet er eine Gleichung an. DeYoung behauptet, dass die Änderungsrate des Mondabstands als Funktion der Zeit proportional zur inversen 6. Potenz des Mondabstands sein muss (vermutlich, weil die Amplitude der Mondtiden proportional zur inversen 3. Potenz des Abstands ist und die Flutbeschleunigung proportional zum Quadrat der Amplitude, obwohl DeYoung dies nicht sagt). Er berechnet dann einige Werte in die Gleichung und kommt mit bemerkenswerter Gelassenheit zu dem Schluss, dass er ein maximal mögliches Flutalter für das Erde-Mond-System von 1,4 Milliarden Jahren nachgewiesen hat. Die gleiche Berechnung findet sich bei Stacey (1977) mit Verweis auf präzisere Versionen. Sie alle erhalten ungefähr das gleiche Ergebnis wie DeYoung, und es besteht kein Zweifel daran, dass DeYoung das, was er tat, richtig getan hat. Wenn Sie jedoch das „falsche“ Problem lösen, erhalten Sie möglicherweise nicht die „richtige“ Antwort! Wie Stacey darauf hinwies (Stacey, 1977, Seiten 102-103), ist es sinnvoller anzunehmen, dass die ozeanische Flutdissipation in der Vergangenheit geringer war, was die Berechnung zu einem Minimumalter führen würde, im Gegensatz zum Maximumalter, das von DeYoung vorgeschlagen wurde. Aber natürlich vergleichen wir DeYoung (1992) mit Stacey (1977), eine Lücke von 15 Jahren (es ist schön zu sehen, dass DeYoung, wie Barnes, mit dem Tempo der aktuellen Forschung Schritt hält). Diese Lücke umfasst Lambeck (1980) und Hansen (1982) (in denen nachgewiesen wurde, dass ein Alter von 4,5 Milliarden Jahren vereinbar ist). Granted, dass DeYoung (1992) vor den 1994-Papieren von Kagan & Maslova oder Touma & Wisdom schrieb, die direkt seinen Ergebnissen widersprechen. Allerdings widersprechen auch Hansens (1980) Ergebnisse direkt DeYoung, kommen aber 12 Jahre früher. Diese Beobachtung inspiriert kein Vertrauen in den Wert von DeYoungs Ein-Gleichungs-Modell für die Evolution der Mondbahn. Wie jedoch von Bills & Ray (1999) deutlich gemacht wurde, ist die Proportionalitätskonstante, die Stacey als nicht konstant vorschlägt, tatsächlich ein Verhältnis von Faktoren, die Dissipation und Verformung darstellen. Es ist klar, dass keiner dieser beiden Faktoren konstant sein kann, und sobald dies verstanden ist, können wir deutlich sehen, dass DeYoung einfach das falsche Ding richtig gemacht hat und seltsamerweise mit einer korrekten Form der falschen Antwort endete.
Walter Brown (Brown, 1995) präsentiert im Wesentlichen dasselbe Modell wie DeYoung. Ich habe nur den online technischen Hinweis gesehen, nicht jedoch das gedruckte Buch. Bedauerlich, da die Gleichungen auf der Webseite nicht erscheinen, obwohl sie als vorhanden referenziert werden. Dennoch bietet Brown den Quick-Basic-Quellcode für sein Programm, das das Mindestalter des Erde-Mond-Systems berechnet. Seine Gleichungen sind dort enthalten, und er scheint die inverse 5,5-Potenz des Radius zu verwenden, anstatt die inverse 6. Potenz, die von DeYoung verwendet wird (Browns Verwendung hier ist konsistent mit der Gleichung von Bills & Ray, 1999; ob man die inverse 6. oder die inverse 5,5-Potenz wählt, scheint eine Frage der Modellabhängigkeit zu sein). Ansonsten scheint Browns Ansatz dem von DeYoung sehr ähnlich zu sein und denselben Kritikpunkten ausgesetzt zu sein. Er ignoriert die zeitliche Variabilität von Dissipation und Deformation. Es ist vielleicht humorvoll ironisch, dass sowohl DeYoung als auch Brown scheitern, da sie implizit eine unzulässige uniformitarische Annahme treffen (die Konstanz von Dissipation und Deformation), die Evolutionsbiologen gelernt haben zu vermeiden.
Fazit
Ich weiß nicht, ob es andere, „autoritative" kreationistische Quellen für das „schnelle Mond"-Argument gibt. Aber falls es welche gibt, ist es unwahrscheinlich, dass ihre dargelegten Argumente sich wesentlich von denen unterscheiden, die hier zu sehen sind. Ich habe mir die eigentliche Wissenschaft der Gezeitenwechselwirkung zwischen Erde und Mond deutlich länger angesehen, denn sobald diese gut entwickelt ist, wird der Fehler in den kreationistischen Argumenten so offensichtlich, dass es kaum noch notwendig erscheint, sie zu widerlegen. Das Bemerkenswerteste daran ist meiner Meinung nach, dass jemand wie DeYoung, der zweifellos legitime Qualifikationen besitzt (ein Physik-Doktorgrad von der Iowa State University), ein solches Modell mit einer einzigen Gleichung vorlegt, als wäre es tatsächlich schlüssig. Solche Dinge funktionieren als „Back-of-the-envelope"-Berechnung, um die Größenordnung oder eine erste Näherung für die richtige Antwort zu erhalten, aber es sollte für einen unvoreingenommenen Beobachter klar gewesen sein, dass es niemals ein legitimes realistisches Modell sein kann. Es ist auch von erheblichem Interesse, dass sowohl DeYoung als auch Brown ihre Widerlegungen der Evolution erst nachdem die Evolution ihre Widerlegungen bereits widerlegt hatte, veröffentlicht haben! Barnes hat es nicht viel besser gemacht, da er Hansen (1982) zwei Jahre lang übersehen hat. Mein eigenes Fazit ist, dass meine intuitiven Erwartungen erfüllt wurden und die Schöpfungswissenschaft ihrem Ruf als entweder vor der Falsifizierung stehend oder leicht zu falsifizieren, sobald das Argument evident wird, gerecht geworden ist.
Was die echte Wissenschaft betrifft, denken Sie daran, dass Wissenschaft keine statische Tätigkeit ist, und die Erdmond-Tidenentwicklung ist kein vollständig gelöstes System. Es gibt viel, was wir wissen, und wir wissen viel mehr als noch vor 20 Jahren. Aber auch wenn wir nicht alles wissen, gibt es dennoch einige Argumente, die wir definitiv ausschließen können. Ein Alter von 10.000 Jahren (oder etwas Ähnliches) fällt definitiv in diese Kategorie und kann sowohl durch Theorie als auch durch Praxis ausgeschlossen werden.
Bibliographie & Referenzen
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Tidal Rhythmites - Schlüssel zur Geschichte der Erdrotation und des Mondumlaufs
Journal of the Physics of the Earth 38(6): 475-491, 1990
Williams, G.E.
Länge des Tages im Präkambrium und die Gültigkeit von paläotidalen Werten aus Rhythmiten
Geophysical Research Letters 24(4): 421-424, 15. Februar 1997
Danksagung für verwendete Abbildungen
Ich bin kein Grafiker und gebe gerne zu, dass ich die verwendeten Diagramme aus den folgenden Quellen übernommen habe.
Abbildung 1 und 2 sind beide entnommen aus Lunar Tides, einem Kapitel im Astronomy 161 Web- Lehrplan, vom Department of Physics & Astronomy, an der University of Tennessee, Knoxville. Sie werden mit Genehmigung des Künstlers, Mike Guidry, verwendet.
Abbildung 3 stammt aus der 1989er-Ausgabe von "Einführung in die Ozeane der Welt" von Alyn & Allison Duxbury (das Buch befindet sich im Juli 1999 bereits in seiner 6. Auflage).