Vor rund 4,5 Milliarden Jahren ereignete sich ein folgenreicher Zusammenstoß im jungen Sonnensystem: Ein marsgroßer Himmelskörper namens Theia krachte auf die Erde. Die Wucht der Kollision war so groß, dass der Mantel der Erde zerbarst, glühende Materie an die Oberfläche gedrängt wurde und riesige Mengen Gestein ins All geschleudert wurden. Aus diesen Trümmern formierte sich schließlich der Mond – unser ständiger Begleiter im All.
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Bis heute war jedoch unklar, woher Theia stammte. War es ein gefrorener Brocken aus dem äußeren Sonnensystem, oder ein Nachbarplanet der jungen Erde? Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Timo Hopp vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung hat jetzt Antworten geliefert. „Das Material von Theia deutet darauf hin, dass der Planet näher an der Sonne entstand als die Erde“, erklärt Hopp.
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Ohne Kollision kein Leben auf der Erde
Die Forscher untersuchten dazu winzige Proben von Mondgestein, das die Apollo-Astronauten zur Erde brachten, sowie Material aus dem äußeren Erdmantel. Besonders interessant waren die Eisenisotope in den Proben: „Die Zusammensetzung der einzelnen Eisenisotope ist von Gestein zu Gestein so unterschiedlich, dass sie wie eine Art Fingerabdruck ist“, sagt Hopp.
Ihre Analyse zeigte, dass Erde und Mond sich in dieser Hinsicht fast identisch sind. Das macht es zwar schwer, Theias Ursprung direkt zu bestimmen, lässt aber schließen, dass der Planet aus dem inneren Sonnensystem stammt.
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Die Kollision hatte massive Folgen: Ein Großteil der Erde wurde aufgeschmolzen, und aus dem Magma des aufgeschmolzenen Mantels konnte sich später eine Atmosphäre bilden. Ohne diese Atmosphäre wäre die Erde ein lebensfeindlicher Planet geblieben: tagsüber hunderte Grad heiß, nachts minus 160 Grad, ohne Schutz vor kosmischer Strahlung. Erst durch den Zusammenstoß mit Theia wurden die Bedingungen geschaffen, unter denen Leben entstehen konnte.
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Der Mond entstand innerhalb weniger Stunden
Darüber hinaus liefert die neue Forschung auch Antworten auf die besonderen Eigenschaften des Mondes. Aus den bei der Kollision ausgeschleuderten Trümmern formierte sich der Mond innerhalb weniger Stunden. Die Simulationen zeigen, dass er zunächst einen hohen Drehimpuls besaß und seine Bahn gegen den Erdäquator geneigt war – genau wie heute.