Ongeveer 4,5 miljard jaar geleden vond de meest ingrijpende gebeurtenis in de geschiedenis van onze planeet plaats: een enorm hemellichaam genaamd Theia botste met de jonge aarde. Hoe de botsing zich precies heeft voltrokken en wat er daarna precies is gebeurd, is nog niet definitief opgehelderd. Wat echter wel zeker is, is dat de grootte, samenstelling en baan van de aarde hierdoor zijn veranderd, en dat de inslag het begin markeerde van onze trouwe metgezel in de ruimte, de maan.
Wat voor hemellichaam was het dat de ontwikkeling van onze planeet zo ingrijpend heeft veranderd? Hoe groot was Theia? Waaruit bestond het? En vanuit welk deel van het zonnestelsel kwam het op de aarde af? Het is moeilijk om antwoorden op deze vragen te vinden. Theia is immers volledig vernietigd bij de botsing. Toch zijn er vandaag de dag nog sporen van te vinden, bijvoorbeeld in de samenstelling van de huidige aarde en maan. In de huidige studie, gepubliceerd op 20 november 2025 in het tijdschrift Science, gebruiken onderzoekers onder leiding van het Max Planck Instituut voor Zonnestelselonderzoek (MPS) en de Universiteit van Chicago deze informatie om de mogelijke “ingrediëntenlijst” van Theia af te leiden, en daarmee ook haar plaats van herkomst. De verhoudingen waarin bepaalde metaalisotopen in een lichaam aanwezig zijn, zijn bijzonder veelzeggend. Isotopen zijn varianten van hetzelfde element die alleen verschillen in het aantal neutronen in hun atoomkern, en dus in hun gewicht. In het vroege zonnestelsel waren de isotopen van een bepaald element waarschijnlijk niet gelijkmatig verdeeld: aan de buitenrand van het zonnestelsel kwamen de isotopen bijvoorbeeld in een iets andere verhouding voor dan in de buurt van de zon. Informatie over de oorsprong van de oorspronkelijke bouwstenen is dus opgeslagen in de isotopische samenstelling van een lichaam.
Op zoek naar sporen van Theia in de aarde en de maan
In de huidige studie heeft het onderzoeksteam de verhouding tussen verschillende ijzerisotopen in aard- en maanrotsen met ongekende precisie bepaald. Hiervoor hebben ze 15 aardse rotsen en zes maanmonsters onderzocht die astronauten van de Apollo-missies mee terug naar de aarde hebben genomen. Het resultaat is niet echt verrassend: zoals eerdere metingen van de isotopenverhoudingen van chroom, calcium, titanium en zirkonium al hadden aangetoond, zijn de aarde en de maan in dit opzicht niet van elkaar te onderscheiden. De grote gelijkenis laat echter geen directe conclusies over Theia toe. Er zijn simpelweg te veel mogelijke botsingsscenario's. Hoewel de meeste modellen ervan uitgaan dat de maan bijna uitsluitend uit materiaal van Theia is ontstaan, is het ook mogelijk dat deze voornamelijk bestaat uit materiaal uit de vroege aardmantel of dat de gesteenten van de aarde en Theia onlosmakelijk met elkaar zijn vermengd.
Reverse engineering van een planeet
Om meer te weten te komen over Theia, pasten de onderzoekers een soort reverse engineering voor planeten toe. Op basis van de overeenkomende isotopenverhoudingen in de huidige aardse en maanrotsen, speelde het team door welke samenstellingen en afmetingen van Theia en welke samenstelling van de vroege aarde tot deze eindtoestand hadden kunnen leiden. In hun onderzoek keken de onderzoekers niet alleen naar ijzerisotopen, maar ook naar die van chroom, molybdeen en zirkonium. De verschillende elementen geven toegang tot verschillende fasen van de planeetvorming. Lang voor de verwoestende botsing met Theia had er zich in de vroege aarde een soort sorteerproces voltrokken. Met de vorming van de ijzeren kern verzamelden zich daar bepaalde elementen, zoals ijzer en molybdeen; deze waren daarna grotendeels afwezig in de rotsachtige mantel. Het ijzer dat vandaag de dag in de mantel van de aarde wordt aangetroffen, kan dus pas na de vorming van de kern zijn aangekomen, bijvoorbeeld aan boord van Theia. Andere elementen, zoals zirkonium, die niet in de kern zijn gezonken, documenteren de hele geschiedenis van de vorming van onze planeet.
Meteorieten als referentie
Van de wiskundig mogelijke samenstellingen van Theia en de vroege aarde die uit de berekeningen naar voren komen, kunnen sommige worden uitgesloten als onwaarschijnlijk. Hoewel de samenstelling van de vroege aarde voornamelijk kan worden weergegeven als een mengsel van bekende meteorietklassen, is dit niet het geval bij Theia. Verschillende meteorietklassen zijn ontstaan in verschillende delen van het buitenste zonnestelsel. Ze dienen daarom als referentiemateriaal voor het bouwmateriaal dat beschikbaar was tijdens de vorming van de vroege aarde en Theia. In het geval van Theia kan er echter ook sprake zijn geweest van voorheen onbekend materiaal. Onderzoekers denken dat de oorsprong van dit materiaal dichter bij de zon ligt dan bij de aarde. De berekeningen suggereren daarom dat Theia dichter bij de zon is ontstaan dan onze planeet.
Bron: EurekAlert
