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Ein gewaltiger Einschlag formte vor Milliarden Jahren die Erde neu und erschuf den Mond. Jetzt belegen Analysen: Der Einschlagskörper Theia war kein Fremder.
Göttingen – Die Katastrophe ereignete sich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, als unser Sonnensystem noch jung war. Ein planetarer Körper von der Größe des Mars traf die Proto-Erde mit unvorstellbarer Wucht. Die Wissenschaft nennt diesen Himmelskörper Theia – benannt nach jener Titanin der griechischen Mythologie, die als Mutter der Mondgöttin Selene gilt. Der Aufprall war so gewaltig, dass er unseren Planeten grundlegend veränderte und zugleich unseren ständigen Begleiter im All hervorbrachte: den Mond.
So stellen sich Forschende die Entstehung des Mondes vor: Ein etwa Mars-großer Protoplanet trifft die Erde und schlägt Material heraus – dadurch entsteht der Mond. © IMAGO / Cover-Images
Eine Forschungsgruppe unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung und der Universität von Chicago untersuchte insgesamt 21 Gesteinsproben: 15 stammten von der Erde, sechs brachten Apollo-Astronauten vom Mond mit. Im Fokus standen dabei Isotope verschiedener Metalle – besonders von Eisen.
Wie sind Theia, Mond und Erde miteinander „verwandt“?
Diese atomaren Varianten eines Elements unterscheiden sich nur in der Neutronenzahl und damit im Gewicht. Ihr Verhältnis zueinander funktioniert wie ein chemischer Fingerabdruck, der Auskunft über die Entstehungsgeschichte gibt. „In der Zusammensetzung eines Körpers ist seine gesamte Entstehungsgeschichte archiviert, auch sein Entstehungsort“, erklärt Thorsten Kleine, Direktor am Max-Planck-Institut und Mitautor einer Publikation, die in Science veröffentlicht wurde.
Die Messungen erreichten eine bislang unerreichte Präzision – und das Ergebnis überraschte zunächst nicht: Mond und Erde gleichen sich in ihren Isotopenverhältnissen, genau wie die Forschung es erwartet hatte. Doch diese Ähnlichkeit erlaubt verschiedene Deutungen – schließlich könnte der Mond hauptsächlich aus Theia-Material bestehen, überwiegend aus Erdmantel-Gestein oder aus einer vollständigen Vermischung beider.
Der Mond – Ein Himmelskörper, viele Facetten
Fotostrecke ansehenEisen im Erdmantel gelangte vermutlich durch Theia auf die Erde
Um Theias Zusammensetzung dennoch zu rekonstruieren, wählte das Team einen ungewöhnlichen Ansatz: Sie arbeiteten rückwärts. Ausgehend von den heutigen, identischen Isotopenwerten berechneten sie, welche ursprünglichen Zusammensetzungen von Theia und Proto-Erde zu diesem Resultat geführt haben könnten. Diese Methode ähnelt dem Reverse Engineering in der Technik – nur eben für Planeten.
Dabei analysierten die Wissenschaftler nicht nur Eisen, sondern auch Chrom, Molybdän und Zirkonium. Jedes dieser Elemente erzählt von unterschiedlichen Phasen der Erdentstehung. Zirkonium beispielsweise blieb seit jeher im Gesteinsmantel und dokumentiert die gesamte Planetengeschichte. Eisen und Molybdän hingegen wanderten bei der Kernbildung ins Erdinnere – was heute im Mantel vorhanden ist, muss später hinzugekommen sein.
Jenes Eisen, das heute im Erdmantel lagert und aus dem die Menschheit Werkzeuge, Schiffe und Bauwerke fertigt, gelangte vermutlich erst durch Theia auf die Erde. Der kosmische Zusammenstoß war also nicht nur die Geburtsstunde des Mondes, sondern auch die Lieferung eines Rohstoffs, der unsere Zivilisation prägte.
„Erde und Theia dürften Nachbarn gewesen sein“
Um Theias Herkunft einzugrenzen, verglichen die Forschenden ihre Berechnungen mit Meteoriten. Diese Himmelskörper sind ebenso alt wie das Sonnensystem und dienen als Referenz für das damals verfügbare Baumaterial. Anhand ihrer Isotopensignaturen lassen sie sich zwei Gruppen zuordnen: solche aus dem inneren und solche aus dem äußeren Bereich der ursprünglichen Gas- und Staubscheibe.
Die Isotopenwerte des Erdmantels ähneln am stärksten jenen Meteoriten, die aus dem inneren Sonnensystem stammen. Die für Theia berechneten Werte zeigten ein bisher unbekanntes Muster – doch der Abgleich mit den Meteoritenklassen führte zu einem klaren Schluss: „Das überzeugendste Szenario ist, dass der Großteil des Baumaterials von Erde und Theia aus dem inneren Sonnensystem stammt. Erde und Theia dürften Nachbarn gewesen sein“, fasst Erstautor Timo Hopp zusammen.
Die Studie zeigt: Der Mond entstand nicht durch den Einschlag eines Fremdkörpers aus fernen Regionen, sondern durch eine Kollision in der kosmischen Nachbarschaft. Ein Ereignis, das bis heute nachwirkt – am Nachthimmel und in jedem Gegenstand aus Stahl. (Quelle: Mitteilung) (tab)
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