Recent onderzoek bevestigt dat Theia, de protoplaneet waarvan men denkt dat hij met de vroege aarde in botsing is gekomen en zo de maan heeft gevormd, afkomstig is uit het binnenste zonnestelsel – dichter bij de zon dan onze planeet. Deze ontdekking, deze week gepubliceerd in Science, beslecht een al lang bestaand debat over de oorsprong van Theia, waarbij gebruik wordt gemaakt van ongekende precisie bij het meten van ijzerisotopen in maanmonsters, aardse rotsen en meteorieten.
Het mysterie van de oorsprong van Theia
Decennia lang hebben wetenschappers gedebatteerd over waar Theia vandaan kwam. De heersende theorie veronderstelt een enorme impact tussen de vroege aarde en Theia, waarbij puin samensmelt om de maan te vormen. Het bepalen van de exacte geboorteplaats van Theia bleef echter ongrijpbaar. De nieuwe studie lost dit op door de isotopenverhoudingen van ijzer, chroom, molybdeen en zirkonium in aarde- en maanstenen te analyseren.
Isotopische vingerafdrukken onthullen de oorsprong van het binnenste zonnestelsel
De sleutel ligt in de ongelijke verdeling van isotopen in het vroege zonnestelsel. Elementen dichter bij de zon hadden andere isotopenverhoudingen dan die verder weg. Door deze verhoudingen nauwgezet te analyseren in aardse en maanmonsters – inclusief gesteenten die zijn meegebracht door Apollo-missies – reconstrueerden onderzoekers plausibele scenario’s voor de vorming van Theia.
“De samenstelling van een lichaam is als een historisch verslag van waar het vandaan komt”, legt Dr. Thorsten Kleine van het Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung uit. “Isotopenverhoudingen fungeren als vingerafdrukken en onthullen de bouwstenen van een planeet.”
Kernformatie en mantelsamenstelling bieden aanwijzingen
De studie maakt ook gebruik van het inzicht in de interne structuur van de vroege aarde. Toen de ijzeren kern van de aarde werd gevormd, zonken bepaalde elementen zoals ijzer en molybdeen erin, terwijl andere in de mantel bleven. Dit betekent dat al het ijzer dat vandaag in de aardmantel wordt gevonden, na kernvorming moet zijn aangekomen – waarschijnlijk geleverd door Theia. Elementen die niet zijn gezonken, zoals zirkonium, bewaren de hele geschiedenis van het ontstaan van de aarde.
Implicaties voor planetaire formatiemodellen
Het onderzoeksteam voerde reverse-engineering-simulaties uit, waarbij verschillende samenstellingen en groottes van Theia werden getest aan de hand van de waargenomen isotopische gegevens. Het meest plausibele scenario: zowel de Aarde als Theia ontstonden in de binnendelen van ons zonnestelsel, waarschijnlijk als buren. Hoewel sommige meteorietklassen de samenstelling van de aarde kunnen verklaren, lijken de bouwstenen van Theia voorheen onbekende materialen te bevatten die hun oorsprong dichter bij de zon hebben.
“De berekeningen suggereren dat Theia dichter bij de zon is ontstaan dan onze planeet”, zegt dr. Timo Hopp, hoofdauteur van het onderzoek. “Dit impliceert dat de aarde en Theia waarschijnlijk buren waren in het vroege zonnestelsel.”
Deze bevinding daagt bestaande modellen van planetaire vorming uit, wat erop wijst dat de unieke samenstelling van Theia een herbeoordeling van de distributie van materialen in het binnenste zonnestelsel noodzakelijk maakt. De exacte aard van dit ‘onbekende materiaal’ blijft een sleutelvraag voor toekomstig onderzoek.
De resultaten bevestigen dat de aarde en Theia waarschijnlijk in dezelfde regio van het zonnestelsel zijn gevormd, wat een duidelijker beeld geeft van de chaotische periode waarin planeten met elkaar in botsing kwamen en samenvloeiden om de hemellichamen te vormen die we vandaag de dag kennen.
