Ruim 4,5 miljard jaar geleden resulteerde een cataclysmische botsing tussen de aarde en een object ter grootte van Mars genaamd Theia in de vorming van onze maan. Uit nieuw onderzoek blijkt dat dit geen willekeurige ontmoeting was: Theia is mogelijk ontstaan in dezelfde regio van het vroege zonnestelsel als de aarde, wat betekent dat de twee planeten ooit hemelse buren waren. Deze bevinding verandert ons begrip van de geboorte van de maan en de dynamiek van het vroege zonnestelsel.
De grote impact en wat we weten
De botsing tussen de aarde en Theia was een beslissend moment in de geschiedenis van onze planeet en vormde de samenstelling, massa en baan van onze planeet. Omdat Theia echter volledig werd verwoest door de inslag, blijven er veel vragen bestaan over de oorsprong ervan. Belangrijke onbekenden zijn onder meer de omvang, samenstelling en precieze locatie van vorming in het vroege zonnestelsel.
Wetenschappers hebben lang geprobeerd de kenmerken van Theia te reconstrueren door de overblijfselen van de botsing te analyseren: de aarde en de maan. Deze nieuwe studie richt zich op de isotopische kenmerken van elementen in aardse en maansteenmonsters om de mogelijke oorsprong van Theia te verfijnen.
Isotoopverhoudingen onthullen aanwijzingen
De sleutel tot het reconstrueren van Theia ligt in de verhoudingen van verschillende isotopen (variaties van elementen met verschillende aantallen neutronen). In het vroege zonnestelsel waren isotopen niet uniform verdeeld. Daarom kunnen de specifieke isotopenverhoudingen binnen een hemellichaam onthullen of het dichter bij de zon is gevormd of verder weg.
Het onderzoeksteam onderzocht isotopen van ijzer, chroom, molybdeen en zirkonium in vijftien aardrotsen en zes maanmonsters verzameld door Apollo-astronauten. De analyse bevestigde de nauwe relatie tussen de aarde en de maan, iets dat al bekend was uit andere isotopenstudies. Dit team ging echter verder en vergeleek de isotopenverhoudingen met de samenstelling van de aarde om verschillende scenario’s voor Theia’s omvang en samenstelling te testen.
De aardmantel heeft de sleutel in handen
Een cruciale aanwijzing kwam van de gesmolten kern van de aarde, die zich al vroeg in de geschiedenis van de planeet vormde en zware elementen zoals ijzer en molybdeen verzamelde. Door dit proces raakte de aardmantel (de laag tussen de korst en de kern) uitgeput door deze elementen. Al het ijzer dat vandaag in de mantel is gevonden, is waarschijnlijk na de kern aangekomen, mogelijk gedragen door Theia tijdens de inslag.
Teamlid Thosten Klein legt uit: “De samenstelling van een lichaam archiveert de hele ontstaansgeschiedenis, inclusief de plaats van herkomst.”** Dit suggereert dat Theia een aanzienlijke hoeveelheid ijzer aan de aardmantel heeft afgegeven.
De argumenten voor een oorsprong in het binnenste zonnestelsel
Om hun model te verfijnen, vergeleek het team de isotopische kenmerken van de aarde en Theia met die gevonden in meteorieten – fragmenten van asteroïden die zich langs de planeten vormden. De samenstelling van de aarde komt overeen met een mix van bekende typen meteorieten uit verschillende delen van het zonnestelsel. De voorspelde samenstelling van Theia komt echter niet overeen met enig bekend meteoriettype. Dit impliceert dat Theia mogelijk is gevormd uit voorheen onbekende materialen, wat het argument versterkt dat het dichter bij de zon is ontstaan dan de aarde.
Deze ontdekking daagt eerdere modellen uit die Theia positioneerden als een buitenstaander van het buitenste zonnestelsel. Het suggereert dat het vroege binnenste zonnestelsel een drukkere en dynamischere omgeving was dan eerder werd gedacht.
Het nieuwe onderzoek benadrukt dat de aarde en Theia waarschijnlijk buren waren in het vroege zonnestelsel, geboren uit dezelfde materialen en omstandigheden. Dit inzicht verfijnt niet alleen ons begrip van de vorming van de maan, maar roept ook bredere vragen op over planetaire migratie en de distributie van materialen in het vroege zonnestelsel.
