Aktuelle Forschungen bestätigen, dass Theia, der Protoplanet, von dem angenommen wird, dass er mit der frühen Erde kollidierte und den Mond bildete, aus dem inneren Sonnensystem stammte – näher an der Sonne als unser Planet. Diese Entdeckung, die diese Woche in Science veröffentlicht wurde, beendet eine langjährige Debatte über Theias Ursprünge und nutzt beispiellose Präzision bei der Messung von Eisenisotopen in Mondproben, terrestrischen Gesteinen und Meteoriten.
Das Geheimnis von Theias Herkunft
Seit Jahrzehnten diskutieren Wissenschaftler darüber, woher Theia kommt. Die vorherrschende Theorie geht von einem massiven Einschlag zwischen der frühen Erde und Theia aus, bei dem Trümmer zusammenwachsen und den Mond bilden. Es blieb jedoch unklar, den genauen Geburtsort von Theia zu bestimmen. Die neue Studie löst dieses Problem durch die Analyse der Isotopenverhältnisse von Eisen, Chrom, Molybdän und Zirkonium in Erd- und Mondgesteinen.
Isotopen-Fingerabdrücke enthüllen die Ursprünge des inneren Sonnensystems
Der Schlüssel liegt in der ungleichmäßigen Verteilung der Isotope im frühen Sonnensystem. Elemente, die näher an der Sonne liegen, hatten andere Isotopenverhältnisse als solche weiter entfernt. Durch die sorgfältige Analyse dieser Verhältnisse in terrestrischen und Mondproben – einschließlich Gesteinen, die von Apollo-Missionen mitgebracht wurden – rekonstruierten die Forscher plausible Szenarien für die Entstehung von Theia.
„Die Zusammensetzung eines Körpers ist wie eine historische Aufzeichnung seiner Herkunft“, erklärt Dr. Thorsten Kleine vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung. „Isotopenverhältnisse dienen als Fingerabdrücke und offenbaren die Bausteine eines Planeten.“
Kernbildung und Mantelzusammensetzung geben Hinweise
Die Studie nutzt auch das Verständnis der inneren Struktur der frühen Erde. Als sich der Eisenkern der Erde bildete, sanken bestimmte Elemente wie Eisen und Molybdän in den Erdmantel, während andere im Erdmantel verblieben. Das bedeutet, dass jegliches Eisen, das heute im Erdmantel gefunden wird, nach der Kernbildung angekommen sein muss – wahrscheinlich von Theia geliefert. Nicht gesunkene Elemente wie Zirkonium bewahren die gesamte Entstehungsgeschichte der Erde.
Implikationen für Planetenentstehungsmodelle
Das Forschungsteam führte Reverse-Engineering-Simulationen durch und testete verschiedene Zusammensetzungen und Größen von Theia anhand der beobachteten Isotopendaten. Das plausibelste Szenario: Sowohl die Erde als auch Theia entstanden im inneren Sonnensystem, wahrscheinlich als Nachbarn. Während einige Meteoritenklassen die Zusammensetzung der Erde erklären können, scheinen die Bausteine von Theia bisher unbekannte Materialien zu umfassen, die näher an der Sonne entstehen.
„Die Berechnungen legen nahe, dass Theia näher an der Sonne entstand als unser Planet“, sagt Dr. Timo Hopp, Erstautor der Studie. „Das deutet darauf hin, dass Erde und Theia im frühen Sonnensystem wahrscheinlich Nachbarn waren.“
Dieser Befund stellt bestehende Modelle der Planetenentstehung in Frage und legt nahe, dass Theias einzigartige Zusammensetzung möglicherweise eine Neubewertung der Materialverteilung im inneren Sonnensystem erfordert. Die genaue Natur dieses „unbekannten Materials“ bleibt eine Schlüsselfrage für zukünftige Forschungen.
Die Ergebnisse bestätigen, dass Erde und Theia wahrscheinlich in derselben Region des Sonnensystems entstanden sind, und bieten ein klareres Bild der chaotischen Zeit, als Planeten kollidierten und sich zu den Himmelskörpern zusammenschlossen, die wir heute kennen.
