Wissenschaftler haben datiert die Geburt des Sonnensystems bis vor etwa 4,57 Milliarden Jahren. Etwa 60 Millionen Jahre später entstand durch eine „Rieseneinschlag“-Kollision zwischen der jungen Erde und einem marsgroßen Körper namens Theia der Mond.
Jetzt, neue Forschung legt nahe, dass die Überreste des großen Objekts, das mit der jungen Erde kollidierte und den Mond bildete, tief im Inneren des Planeten immer noch als zwei große Klumpen erkennbar sind. Diese Klumpen machen etwa 8 % des Volumens aus des Erdmantelsdas ist die Gesteinszone zwischen dem Eisenkern der Erde und ihrer Kruste.
Die neue Studie unter der Leitung von Qian Yuan von der Arizona State University und Caltech argumentiert, dass die durch diese Kollision erzeugte Wärme nicht ausreichte, um den gesamten Erdmantel zum Schmelzen zu bringen, sodass der innerste Mantel fest blieb.
Folglich, sagen die Forscher, habe sich der geschmolzene Mantel von Theia nicht vollständig mit dem Erdmantel vermischt. Das hätte dazu geführt, dass die Überreste von Theia nicht mehr vom gesamten Erdmantel zu unterscheiden wären. Stattdessen endete ein Großteil des Mantels von Theia als zwei kontinentalgroße Klumpen, die nun auf der Kern-Mantel-Grenze der Erde sitzen.
Große Provinzen mit geringer Geschwindigkeit
Yuan argumentiert, dass diese Klumpen der Existenz der beiden entsprechen und diese erklären können große Provinzen mit geringer Geschwindigkeit (LLVPs), die vor Jahrzehnten entdeckt wurden: eines unterhalb des Pazifiks und eines unterhalb Afrikas und des Ostatlantiks.
Eine hochauflösende Computersimulation der Kollision von Theia mit der Erde und der Entstehung des Mondes. Bildnachweis: NASA
Diese Entdeckung war der Beobachtung zu verdanken, dass sich die von Erdbeben ausgehenden Schwingungen, sogenannte seismische Wellen, etwas langsamer durch diese Regionen ausbreiten als durch den „normalen“ unteren Erdmantel.
Frühere Erklärungen der LLVPs beinhalten, dass es sich bei jedem um eine tiefe Ansammlung von handelt subduzierte ozeanische Platten (wo Plattentektonik den Meeresboden unter einen Kontinent gezogen hat). Oder dass es sich um einen Ort handelt, an dem ungewöhnlich heißer unterer Mantel zu steigen beginnt, als „Superwolke“ (riesige Strahlen teilweise geschmolzenen Gesteins).
Allerdings kann keines dieser Modelle eine besondere Anreicherung flüchtiger Elemente wie Helium und Xenon in Lava erklären, die auf ozeanischen Inseln über LLVPs ausgebrochen ist. Yuan argumentiert, dass dies „Fingerabdrücke“ von Theias Wachstum innerhalb der USA seien Gas und Staub um die junge Sonne herum, bevor sie mit der Erde kollidierte.
Den ganzen Mantel schmelzen oder nicht schmelzen?
Von Yuans Team durchgeführte Computermodelle deuten darauf hin, dass der riesige Einschlag, der den Mond bildete, nicht genug Energie geliefert hätte, um den gesamten Erdmantel zum Schmelzen zu bringen. Stattdessen landeten die geschmolzenen Überreste des Mantels von Theia, der etwas eisenreicher war (und damit dichter als der Erdmantel), am Fuße des durch die Kollision entstandenen temporären Magmaozeans.
Später, nachdem sich der Magmaozean verfestigt hatte, wurde das Theia-Material in den unteren Teil des Erdmantels gezogen Konvektionsströmedie selbst innerhalb des festen Mantels mit einer Geschwindigkeit von Zentimetern pro Jahr fließen.
Qian Yuan vom Caltech erklärt dies anhand von Computersimulationen.
Es könnte Milliarden von Jahren gedauert haben, bis diese Konvektionsströme das Theia-Material zu den LLVPs angehäuft haben, die wir heute sehen. Selbst wenn dies zutrifft, sollten sie nicht als riesige Teile von Theias Erdmantel angesehen werden, die den Einschlag überstanden haben. Sie bestehen vielmehr aus zunächst verstreutem und wieder aufgesammeltem Theia-Mantelmaterial.
Ist es wahr?
Die meisten Wissenschaftler werden viel Überzeugungsarbeit brauchen, wenn es um diese Theorie geht. Yuan prognostiziert, dass, wenn seine Hypothese richtig ist, Proben des Mondmantels gesammelt werden zukünftige Missionen, werden mit den geochemischen Fingerabdrücken übereinstimmen, die im Vulkangestein der LLVPs gefunden wurden. Ich denke, dass dieser Beweis noch lange auf sich warten lassen wird.
Ich stelle auch fest, dass Yuans Modellierung über das Schicksal von Theias Kern zu schweigen scheint. Wissenschaftler gehen normalerweise davon aus, dass Theias Kern mit dem Erdkern verschmolzen ist Stunden nach der Kollision.
Es ist nicht klar, wie das hätte passieren können, wenn der untere Teil des Erdmantels fest geblieben wäre. Andererseits ereignete sich der Einschlag von Theia so kurz nach der Entstehung der Erde selbst (wahrscheinlich durch eine Reihe separater Kollisionen), dass das Erdinnere nach diesen Ereignissen noch heiß und geschmolzen gewesen sein könnte.
Es lohnt sich, über die Implikationen von Yuans Modell nachzudenken. Hätte zum einen die langsame Anhäufung von Theia-Mantelmaterial in den LLVPs irgendeine Auswirkung auf das Muster der Plattentektonik hoch oben gehabt? Möglicherweise hätten wir heute keinen Atlantischen Ozean gehabt, wenn Theia nicht vor viereinhalb Milliarden Jahren auf die Protoerde geprallt wäre.
Dieser Artikel wurde erneut veröffentlicht von Die Unterhaltung unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das originaler Artikel.