Es ist ein Rätsel, das die Menschheit seit Hunderten von Jahren beschäftigt – wie genau ist unser Mond entstanden?
Seit den 1970er Jahren vermuten Astronomen, dass unser natürlicher Satellit entstand, als ein riesiger Protoplanet namens Theia die frühe Erde (Gaia) traf.
Die Art dieser Kollision und was unmittelbar danach geschah, ist jedoch umstritten, wobei einige Wissenschaftler vermuten, dass dadurch eine riesige Trümmerwolke entstand, die im Laufe der Zeit zum Mond verschmolz.
Jetzt wurden neue Beweise entdeckt, die die Einschlagstheorie vor 4,5 Milliarden Jahren stützen – und eine ziemlich überraschende Tatsache über unseren eigenen Planeten enthüllen.
Einer neuen Studie zufolge entstand durch die Kollision nicht nur der Mond, sondern sie vergrub auch Relikte von Theia tief im Erdmantel, die schließlich zur Entstehung von Hawaii und Island beitrugen.
Entdeckung: Wissenschaftler haben neue Beweise dafür gefunden, dass der Mond vor 4,5 Milliarden Jahren bei einem riesigen Zusammenprall zwischen der Erde und einem marsgroßen Protoplaneten namens Theia entstanden ist. Dadurch wurden auch Relikte von Theia tief im Erdmantel vergraben (dargestellt nach der Kollision).
Theorie: Experten gehen davon aus, dass das dichte Material in den unteren Bereich des Erdmantels sank, wo es sich zu schweren Klumpen über dem Kern unseres Planeten zusammenballte, die noch heute existieren (dargestellt in der Mitte des Bildes der Erde).
Forscher unter der Leitung des California Institute of Technology sagten, diese Relikte des marsgroßen Protoplaneten hätten einen Durchmesser von Tausenden Kilometern gehabt.
Sie gehen davon aus, dass das dichte Material in den unteren Bereich des Erdmantels sank, wo es sich zu schweren Klumpen über dem Kern unseres Planeten zusammenballte, die noch heute existieren.
Zu ihrem Schluss kamen die Wissenschaftler mithilfe von Computersimulationen, die erklären sollten, warum es eine gibt massive Anomalie tief im Erdinneren.
An der Basis des Erdmantels gibt es zwei Regionen, die ungewöhnlich und anders als der Rest der Schicht sind.
Die sogenannten Large Low Velocity Provinces (LLVPs) liegen unter der afrikanischen tektonischen Platte und die andere unter der pazifischen tektonischen Platte.
Ihre Existenz wurde nachgewiesen, als Geologen herausfanden, dass seismische Wellen in den beiden Regionen, die sich von anderen Teilen der Erde unterschieden, in einer Tiefe von 1.800 Meilen (2.900 km) dramatisch abnahmen.
Wissenschaftler gehen davon aus, dass das Material in diesen LLVPs zwischen 2 und 3,5 Prozent dichter ist als der umgebende Mantel.
Die Regionen sind wichtig, weil sie eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung des Erdmantels gespielt haben, was wiederum die Bildung von Superkontinenten und tektonischen Platten der Erde beeinflusst hätte.
Wie sie entstanden sind, ist jedoch ein großes Rätsel.
Der Hauptautor Qian Yuan und seine Kollegen waren sich der Theorie zur Entstehung des Mondes bewusst und kamen auf die Idee, dass sich LLVPs aus einer kleinen Menge theianischer Materie entwickelt haben könnten, die in den unteren Mantel von Gaia gelangte.
Um dies zu untermauern, baten sie Professor Hongping Deng vom Shanghai Astronomical Observatory, diese Idee mithilfe seiner bahnbrechenden Methoden in der numerischen Strömungsmechanik zu untersuchen.
Nach der Durchführung einer Reihe von Simulationen entdeckte Professor Deng, dass nach dem mondbildenden Einschlag eine beträchtliche Menge des Theian-Mantelmaterials – etwa zwei Prozent der Erdmasse – in den unteren Mantel von Gaia gelangte.
Nach der Durchführung einer Reihe von Simulationen entdeckte Professor Deng, dass nach dem mondbildenden Einschlag eine beträchtliche Menge des Theian-Mantelmaterials – etwa zwei Prozent der Erdmasse – in den unteren Mantel von Gaia gelangte. Dies ist in der Abbildung des Künstlers oben in Orange dargestellt
Er fügte hinzu, dass der Einschlag offenbar „der Ausgangspunkt für die geologische Entwicklung der Erde im Laufe von 4,5 Milliarden Jahren“ gewesen sei.
Die Forscher berechneten außerdem, dass dieses mondgesteinsähnliche Material wahrscheinlich mit Eisen angereichert ist, wodurch es dichter ist als das umgebende Gaia-Material.
Sie sagten, dies habe dazu geführt, dass es auf den Boden des Mantels sank und schließlich die beiden LLVP-Regionen bildete, die trotz 4,5 Milliarden Jahren geologischer Entwicklung stabil geblieben sind.
Es deutet auch darauf hin, dass das Erdinnere kein „langweiliges“, einheitliches System ist, sondern tatsächlich eine Materialmischung, die an die Oberfläche gebracht werden kann, um Landmassen wie Hawaii und Island zu bilden.
„Durch die präzise Analyse eines größeren Spektrums an Gesteinsproben in Kombination mit verfeinerten Rieseneinschlagsmodellen und Erdentwicklungsmodellen können wir auf die Materialzusammensetzung und die Umlaufdynamik der Urerde, Gaia und Theia schließen“, sagte Dr. Yuan.
„Dadurch können wir die gesamte Entstehungsgeschichte des inneren Sonnensystems eingrenzen.“
Darüber hinaus gehen Wissenschaftler davon aus, dass es ähnliche Mantelunterschiede auch im Inneren anderer Planetenkörper in unserem Sonnensystem und darüber hinaus geben könnte, da riesige Einschläge am Ende der Planetenentstehung häufig vorkommen.
Die neue Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.