Vor über 4,5 Milliarden Jahren führte eine verheerende Kollision zwischen der Erde und einem marsgroßen Objekt namens Theia zur Entstehung unseres Mondes. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass es sich hierbei nicht um eine zufällige Begegnung handelte: Theia stammt möglicherweise aus derselben Region des frühen Sonnensystems wie die Erde, was bedeutet, dass die beiden Planeten einst himmlische Nachbarn waren. Dieser Befund verändert unser Verständnis der Geburt des Mondes und der Dynamik des frühen Sonnensystems.
Die große Wirkung und was wir wissen
Die Kollision zwischen der Erde und Theia war ein entscheidender Moment in der Geschichte unseres Planeten und prägte seine Zusammensetzung, Masse und Umlaufbahn. Da Theia jedoch bei dem Einschlag vollständig zerstört wurde, bleiben viele Fragen zu seiner Herkunft offen. Zu den wichtigsten Unbekannten gehören seine Größe, Zusammensetzung und der genaue Entstehungsort im frühen Sonnensystem.
Wissenschaftler haben lange versucht, Theias Eigenschaften zu rekonstruieren, indem sie die Überreste der Kollision – Erde und Mond – analysierten. Diese neue Studie konzentriert sich auf die Isotopensignaturen von Elementen in terrestrischen und Mondgesteinsproben, um die mögliche Herkunft von Theia einzugrenzen.
Isotopenverhältnisse geben Hinweise
Der Schlüssel zur Rekonstruktion von Theia liegt in den Verhältnissen verschiedener Isotope (Variationen von Elementen mit unterschiedlicher Neutronenzahl). Im frühen Sonnensystem waren Isotope nicht gleichmäßig verteilt. Daher können die spezifischen Isotopenverhältnisse innerhalb eines Himmelskörpers Aufschluss darüber geben, ob er näher an der Sonne oder weiter draußen entstanden ist.
Das Forschungsteam untersuchte Isotope von Eisen, Chrom, Molybdän und Zirkonium in 15 Erdgesteinen und sechs Mondproben, die von Apollo-Astronauten gesammelt wurden. Die Analyse bestätigte die enge Beziehung zwischen Erde und Mond, die bereits aus anderen Isotopenstudien bekannt war. Dieses Team ging jedoch noch weiter und verglich die Isotopenverhältnisse mit der Zusammensetzung der Erde, um verschiedene Szenarien für Theias Größe und Zusammensetzung zu testen.
Der Erdmantel birgt den Schlüssel
Ein entscheidender Hinweis kam vom geschmolzenen Erdkern, der sich früh in der Geschichte des Planeten bildete und schwere Elemente wie Eisen und Molybdän anreicherte. Dieser Prozess führte dazu, dass der Erdmantel (die Schicht zwischen Kruste und Kern) an diesen Elementen verarmt war. Jegliches Eisen, das heute im Mantel gefunden wurde, ist wahrscheinlich nach der Kernbildung eingetroffen und wurde möglicherweise von Theia während des Einschlags getragen.
Wie Teammitglied Thosten Klein erklärt: „Die Zusammensetzung eines Körpers dokumentiert seine gesamte Entstehungsgeschichte, einschließlich seines Ursprungsortes.“** Dies deutet darauf hin, dass Theia einen erheblichen Teil des Eisens in den Erdmantel transportiert hat.
Das Argument für einen Ursprung im inneren Sonnensystem
Um ihr Modell zu verfeinern, verglich das Team die Isotopensignaturen von Erde und Theia mit denen von Meteoriten – Fragmenten von Asteroiden, die sich neben den Planeten bildeten. Die Zusammensetzung der Erde entspricht einer Mischung bekannter Meteoritentypen aus verschiedenen Teilen des Sonnensystems. Theias vorhergesagte Zusammensetzung stimmt jedoch mit keinem bekannten Meteoritentyp überein. Dies impliziert, dass Theia aus bisher unbekannten Materialien entstanden sein könnte, was das Argument bestärkt, dass es näher an der Sonne entstand als die Erde.
Diese Entdeckung stellt frühere Modelle in Frage, die Theia als Außenseiter des äußeren Sonnensystems positionierten. Dies deutet darauf hin, dass das frühe innere Sonnensystem eine überfülltere und dynamischere Umgebung war als bisher angenommen.
Die neue Forschung unterstreicht, dass Erde und Theia im frühen Sonnensystem wahrscheinlich Nachbarn waren und aus denselben Materialien und Bedingungen entstanden. Diese Erkenntnis verfeinert nicht nur unser Verständnis der Mondentstehung, sondern wirft auch umfassendere Fragen zur Planetenwanderung und zur Verteilung von Materialien im frühen Sonnensystem auf.
