Überreste von Himmelskörper Theia stecken im Erdmantel

Der Mond entstand durch die Kollision des Himmelskörpers Theia mit der Ur-Erde. Dabei drangen offenbar Teile des Geschosses tief in den Erdmantel ein, wie ein Forschungsteam aus den USA und Grossbritannien herausgefunden hat. Dies könnte Besonderheiten einer Erdregion erklären.

«Seismische Untersuchungen des Erdinneren zeigen zwei kontinentgrosse Regionen, in denen sich seismische Wellen ungewöhnlich langsam ausbreiten», schreiben Qian Yuan von der Arizona State University und seine Kollegen im Fachblatt «Nature».

Die Bereiche tief im Mantel der Erde unterscheiden sich demnach in ihrer Zusammensetzung vom umgebenden Material des Erdmantels und sind zwei bis dreieinhalb Prozent dichter. Bislang gab es für diese Regionen keine allgemein akzeptierte wissenschaftliche Erklärung.

Yuan und seine Kollegen zeigen jetzt mithilfe umfangreicher Computer-Simulationen, dass solche dichteren Regionen eine natürliche Folge von grossen Kollisionen während der Planetenentstehung sind – und dass es sich bei den beiden Anomalien, die tief im Erdmantel unter dem Pazifik und unter Afrika liegen, um Überreste von Theia handeln kann. «Unsere Simulationen des Zusammenpralls zeigen, dass ein Teil des Mantels von Theia in den unteren Mantel der Erde wandern kann», so die Forscher.

Ausgehend von der Zusammensetzung des aus Erd- und Theia-Trümmern entstandenen Mondes erhalten Yuan und seine Kollegen für diese absinkenden Bruchstücke des Theia-Mantels eine Dichte, die um zwei bis dreieinhalb Prozent höher liegt als jene des normalen Erdmantels – in guter Übereinstimmung mit den aus seismischen Untersuchungen abgeleiteten Werten. Wie die Simulationen des Teams ausserdem zeigen, handelt es sich um bis zu fünfzig Kilometer grosse Bruchstücke des Theia-Mantels, die in das Innere der Erde sanken und sich dort, oberhalb der Erdkerns, zu grösseren Gebilden vereinigten.

Ein wichtiger Aspekt dabei ist, dass diese grösseren Verdichtungen über viereinhalb Milliarden Jahre hinweg, also bis in die heutige Zeit hinein, im Erdmantel stabil erhalten bleiben können, wie die Computer-Modellen zeigen.

Und es gibt noch ein weiteres Indiz, das für die Hypothese von Yuan und seinen Kollegen spricht: Auf den Hawaii-Inseln findet sich eine Form vulkanischen Basalts, der in seiner Zusammensetzung erstaunlich dem Gestein der Lavaebenen auf dem Mond ähnelt. Dieses Gestein könnte seinen Ursprung in der tief unter Hawaii liegenden Region aus Theia-Materie haben.