Wie ist der Begleiter unseres Heimatplaneten entstanden? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon seit Generationen. Mittlerweile hat sich dabei eine bombastische Entstehungsgeschichte als die vorherrschende Theorie etabliert: Demnach formte sich der Mond aus Trümmermaterial, das vor etwa 4,5 Milliarden Jahren bei der Kollision der Urerde „Gaia“ mit einem marsgroßen Protoplaneten namens „Theia“ entstanden war. Die Annahmen basieren dabei auf Modellsimulationen der Prozesse, die bei dem gigantischen Zusammenstoß und in seiner Folge aufgetreten sein könnten. Noch immer gibt es allerdings einige unklare Aspekte zu dieser Einschlagstheorie und Überbleibsel von Theia sind nicht bekannt. Bisher haben sich frühere Forschungen meist auch auf die Entstehung der Trümmerscheibe konzentriert – dem Vorläufer-Material des Mondes. Die Auswirkungen der Riesenkollision auf die frühe Erde wurden hingegen weniger beachtet.
Wie prägte die Kollision die Erde?
Diesem Thema hat sich nun ein internationales Team um Qian Yuan von der Arizona State University in Tempe gewidmet. Die Wissenschaftler gingen dabei der Frage nach, wie die Kollision zu bestimmten Verteilungen des Materials beider Partner in der neu gestalteten Erde geführt haben könnte. Konkret standen bekannte Dichte-Anomalien im Erdinneren in ihrem Fokus, deren Ursache bisher als mysteriös gilt. Es handelt sich dabei um die beiden sogenannten Large Low Velocity Provinces (LLVPs), die sich über Tausende von Kilometern an der Basis des Erdmantels erstrecken. Eine befindet sich unter der afrikanischen und die andere unter der pazifischen tektonischen Platte. Aus früheren seismischen Untersuchungen ging hervor, dass es sich um Ansammlungen von Material handelt, das auffallend dichter als das umliegende Gestein ist.
Die Wissenschaftler gingen nun der Vermutung nach, dass es sich bei den LLVPs um Überreste des Materials des eingeschlagenen Himmelskörpers Theia handeln könnte. Sie entwickelten dazu komplexe Modellsimulationen, die dynamische Prozesse nach dem Einschlag aufzeigen. Das Ziel war dabei, nachvollziehbar zu machen, was mit bestimmten Bestandteilen der Kollisionspartner passiert sein könnte. Die Forscher implementierten dazu Hinweise darauf, dass das Mantelmaterial von Theia etwas eisenreicher und damit schwerer war als das der Urerde Gaia.
Abgesunkene Überbleibsel von Theia
Wie das Team berichtet, ging aus ihren Modellsimulationen nun hervor: Erhebliche Menge des Theia-Materials könnten tatsächlich in den unteren Mantel von Gaia gelangt sein. Konkret zeichnet sich ab, dass die Kollision zu vielen geschmolzenen Theia-Klumpen mit einem Durchmesser von mehreren Dutzend Kilometern geführt hat. Durch ihre vergleichsweise hohe Dichte sanken sie anschließend langsam im festen Mantel aus Gaia-Material ab. Am Ende vereinigten sie sich dann im Bereich der Übergangszone zum Erdkern und bildeten dadurch die weiträumigen LLVPs, legen die Ergebnisse der geodynamischen Modellsimulationen nahe.
