Effecten van de invloed van de vorming van de maan op de aardmantel

Diepe sporen van de oorspronkelijke mega-impact? Bekende dichtheidsafwijkingen in het binnenste van de aarde zouden de overblijfselen kunnen zijn van het hemellichaam dat de maan vormde na zijn botsing met de oorspronkelijke aarde. Dit komt voort uit nieuwe simulaties van de dynamiek en mengprocessen tijdens de vermoedelijke botsing ongeveer 4,5 miljard jaar geleden. Wetenschappers zeggen dat de resultaten licht werpen op de oorzaken van de interne structuren van de aarde en op vroege evolutionaire processen in het zonnestelsel.

Hoe is de metgezel van onze thuisplaneet ontstaan? Deze vraag houdt wetenschappers al generaties lang bezig. Dit opgesmukte oorsprongsverhaal is nu de heersende theorie: volgens deze theorie is de maan gevormd uit puin dat ongeveer 4,5 miljard jaar geleden werd gevormd toen de oorspronkelijke aarde Gaia in botsing kwam met een protoplaneet ter grootte van Mars, genaamd Theia. De aannames zijn gebaseerd op simulaties van de processen die zouden hebben plaatsgevonden tijdens en in de nasleep van de enorme impact. Er zijn echter nog steeds enkele onduidelijke aspecten van deze impacttheorie en de overblijfselen van Theia zijn onbekend. Tot nu toe heeft eerder onderzoek zich vooral gericht op de vorming van de puinschijf, het primaire materiaal van de maan. De effecten van een gigantische impact op de vroege aarde hebben echter minder aandacht gekregen.

Hoe heeft de botsing de aarde gevormd?

Een internationaal team onder leiding van Qian Yuan van de Arizona State University in Tempe heeft zich nu aan dit onderwerp gewijd. Wetenschappers onderzochten de vraag hoe een botsing had kunnen leiden tot bepaalde distributies van materiaal van beide partners op de nieuw gevormde aarde. Hun focus lag specifiek op bekende dichtheidsafwijkingen in het binnenste van de aarde, waarvan de oorzaak momenteel een mysterie is. Dit zijn twee zogenaamde grote lagesnelheidsprovincies (LLVP’s), die zich duizenden kilometers uit elkaar uitstrekken aan de voet van de aardmantel. De ene bevindt zich onder de Afrikaanse tektonische plaat en de andere bevindt zich onder de Pacifische tektonische plaat. Eerdere seismische onderzoeken hebben aangetoond dat dit ophopingen van materiaal zijn die aanzienlijk dichter zijn dan het omringende gesteente.

Wetenschappers hebben nu de hypothese onderzocht dat LLVP’s restmateriaal zouden kunnen zijn van het hemellichaam waarmee Theia in botsing kwam. Hiervoor ontwikkelden ze complexe simulatiemodellen die de dynamische processen na een botsing in beeld brengen. Het doel was om te illustreren wat er zou gebeuren met bepaalde componenten van botspartners. De onderzoekers presenteerden bewijs dat het materiaal in de mantel van Theia iets rijker aan ijzer was, en dus zwaarder, dan dat van het oude aardse Gaia.

De gezonken overblijfselen van Theia

Zoals het team rapporteert, laten hun modelsimulaties nu zien dat een aanzienlijke hoeveelheid Theia-materiaal inderdaad de lagere mantel van Gaia zou kunnen bereiken. Concreet lijkt het erop dat de botsing talloze gesmolten Theia-klonten heeft gegenereerd met een diameter van enkele tientallen kilometers. Vanwege zijn relatief hoge dichtheid zonk het langzaam weg in de vaste mantel van Gaia. Uiteindelijk vloeiden ze samen in het gebied van de overgangszone naar de kern van de aarde en vormden zo langdurige LLVP’s, zoals aangegeven door de geodynamische modellenimulatieresultaten.

Wetenschappers leggen uit dat deze structuren grotendeels gespaard bleven van verdere geologische ontwikkelingen op aarde, en dus tot op de dag van vandaag bewaard zijn gebleven. Met andere woorden: de voorheen mysterieuze LLVP’s zouden overblijfselen van Theia kunnen zijn en dus tastbare sporen van de enorme botsing die leidde tot de vorming van onze maan.

De bevindingen werpen licht op de evolutionaire geschiedenis van ons thuissysteem – en daarbuiten: ‘Omdat gigantische inslagen vaak voorkomen in de laatste stadia van de planeetvorming, is het mogelijk dat soortgelijke mantelafwijkingen, veroorzaakt door inslagen, ook kunnen ontstaan ​​in het binnenste van andere planeten. besluit het team. lichamen”, schrijven Yuan en zijn collega’s.

Bron: Chinese Academie van Wetenschappen, gespecialiseerd artikel: Natuur, doi: 10.1038/s41586-023-06589-1

© Wissenschaft.de – Martin Viewe