Een oude botsing bijna verdampte aarde, geboorte aan de maan

Nieuwe chemische analyse van aard- en maangesteenten heeft nieuw licht geworpen op de oorsprong van ons maansysteem en het moment van geboorte was veel dramatischer en gewelddadiger dan velen hadden verwacht.

"Onze resultaten leveren het eerste harde bewijs dat de impact de aarde werkelijk (grotendeels) heeft verdampt", zei Kun Wang, een geochemist aan de Washington University in St. Louis, in een persbericht. Een studie van Wang en Stein B. Jacobsen werd maandag online gepubliceerd Natuur.

Ongeveer 4,5 miljard jaar geleden was de aarde een zeer jonge verzameling ruimteafval en het was geen erg gastvrije plek. Die vroege periode staat bekend als de Hadean-eon, die als zodanig wordt genoemd voor de helse omstandigheden. Proto-Aarde was vurig en heet, en het oppervlak was waarschijnlijk meestal gesmolten lava van intense vulkanische activiteit en frequente botsingen met andere rotsen.

Dat is toen deze vroege planeet in botsing kwam met een andere, misschien de grootte van Mars. De kracht van de impact verdampte de kleinere en de meeste van de grotere, resulterend in een gigantische atmosfeer 500 keer de huidige grootte van de huidige aarde, gevuld met een super hete vloeibare mantel. Dit werd na verloop van tijd afgekoeld en verhard tot twee afzonderlijke lichamen - de maan en de aarde.

Het is al lang getheoretiseerd dat de maan gevormd werd door een botsing tussen twee proto-planetaire lichamen. Maar bij eerdere modellen hadden de twee massa's elkaar gewoon begraasd, waarbij de kleinere grotendeels intact bleef en de maan vormde. Dit werd in 2001 weerlegd, toen wetenschappers isotopen van verschillende elementen in maan- en aardrotsen vergeleken, en vond dat ze qua samenstelling hetzelfde waren. De kans dat de twee botsende lichamen dezelfde natuurlijke kenmerken in hun isotopen hebben, is bijna nul, wat betekende dat de massa's van de twee rotsen substantieel moesten worden gemengd voordat ze de maan vormden.

Twee van dergelijke modellen zijn eerder voorgesteld om hier rekening mee te houden. In één is de botsing nog steeds vrij tam, maar een schijfvormige wolk van mantelatmosfeer maakt het mogelijk materiaal van de aarde en de proto-maan te mengen voordat ze zich in afzonderlijke objecten nestelen.

Dit nieuwe onderzoek beslist dat, door gebruik te maken van een zeer geavanceerde analyse van twee kaliumisotopen, 10 keer preciezer dan de vorige methoden. Het vond een iets hogere concentratie van de zwaardere kaliumisotoop op de maan dan op aarde. De enige verklaring hiervoor is dat, tijdens de condensatie van de atmosfeer van de mantel die leidde tot de geboorte van de maan, de zwaardere isotoop iets meer kans had te condenseren dan de lichtere.

Dit ondersteunt het model waarbij het gehele botsende voorwerp, en het grootste deel van de aarde, werd vernietigd in de botsing, en de maan gevormd als deeltjes in de superfluïde mantelatmosfeer werd gekoeld en samenkwam, als een massieve regendruppel die condenseert uit waterdamp en langzaam aan het toenemen is.