Wissenschaftler an der Universität Münster haben herausgefunden, dass die Erde ihr Wasser durch eine Kollision mit Theia bekommen hat. Theia war der uralte Körper, der mit der Erde kollidierte und den Mond bildete. Ihre Entdeckung zeigt, dass das Wasser der Erde viel älter ist als bisher angenommen.
Die ständige Theorie für die Entstehung des Mondes beinhaltet einen alten Körper namens Theia. Vor etwa 4,4 Milliarden Jahren Theia mit der Erde kollidierte. Die Kollision erzeugte einen massiven Trümmerring, und der Mond bildete sich aus diesen Trümmern.
Die ständige Theorie besagt auch, dass die Erde nach der Kollision mit Theia im Laufe der Zeit ihr Wasser gesammelt hat, wobei Kometen und Asteroiden das Wasser liefern. Aber die neue Studie von der Universität Münster präsentiert Beweise, die eine andere Quelle für das Wasser der Erde stützen: Theia selbst.
„Unser Ansatz ist einzigartig, weil wir damit erstmals die Entstehung des Wassers auf der Erde mit der Mondentstehung in Verbindung bringen.“
Thorsten Kleine, Professor für Planetologie an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster.
Wissenschaftler dachten lange, dass Theia ein Körper aus dem inneren Sonnensystem sei, da er von Natur aus felsig war. Aber die neue Studie sagt, dass dies nicht der Fall ist. Stattdessen hatte Theia seinen Ursprung im äußeren Sonnensystem.
Erde-Aufgang vom Mond. Bildquelle: NASA, Goddard.
Der Schlüssel zum Verständnis dieser Ereignisse ist die Vorstellung von den nassen und trockenen Teilen unseres Sonnensystems. Das Sonnensystem entstand vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, und wir wissen, dass seine Struktur zu einem trockenen Innenbereich und einem feuchten Außenbereich führte. Die Erde ist ein kleines Mysterium, weil sie sich in der trockenen Region, näher an der Sonne, gebildet hat, aber dennoch reichlich Wasser hat. Daher sind Studien wie diese, die versuchen zu verstehen, wie die Erde ihr Wasser bekam, wichtig.
Ein Großteil unseres Verständnisses des Wassers der Erde stammt von zwei Arten von Meteoriten: kohlenstoffhaltigen Meteoriten, die reich an Wasser sind, und nicht kohlenstoffhaltig Meteoriten, die trockener sind. Und kohlenstoffhaltige Meteoriten stammen aus dem äußeren Sonnensystem, während die trockeneren, nicht kohlenstoffhaltigen Meteoriten aus dem inneren Sonnensystem stammen. Hast du das alles?
Es gibt viele Beweise dafür, dass das Wasser der Erde von den nassen kohlenstoffhaltigen Meteoriten aus dem äußeren Sonnensystem geliefert wurde, aber wann und wie dies geschah, war nie sicher. Diese Studie bringt Gewissheit in diese Frage.
Der Asteroid Vesta, mit freundlicher Genehmigung der NASA-Raumsonde Dawn. Aus Vesta ausgestoßene Meteoriten könnten dazu beigetragen haben, das Wasser der Erde zu bilden. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/UCAL/MPS/DLR/IDA
„Wir haben Molybdänisotope verwendet, um diese Frage zu beantworten.“
Dr. Gerrit Budde, Erstautor, Institut für Planetologie in Münster.
Die Studie trägt den Titel „Molybdän-Isotopennachweis für die späte Akkretion von Material des äußeren Sonnensystems auf der Erde“ und wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Naturastronomie . Wie der Titel deutlich macht, dreht sich alles um Isotope von Molybdän , und der Unterschied zwischen dem Molybdän im Erdkern und dem Molybdän im Erdmantel.
„Wir haben Molybdänisotope verwendet, um diese Frage zu beantworten. Die Molybdän-Isotope ermöglichen eine klare Unterscheidung zwischen kohlenstoffhaltigem und nicht kohlenstoffhaltigem Material und stellen als solche einen ‚genetischen Fingerabdruck‘ von Material aus dem äußeren und inneren Sonnensystem dar“, erklärt Dr. Gerrit Budde vom Institut für Planetologie in Münster und Erstautor des Studiums.
Warum Molybdän? Denn es hat eine sehr hilfreiche Eigenschaft, wenn es darum geht, die Frage nach der Herkunft des Wassers der Erde zu beantworten. Molybdän ist sehr eisenfreundlich, was bedeutet, dass das meiste davon im Erdkern vorhanden ist, der größtenteils aus Eisen besteht.
Der Kern ist uralt, weil die Erde in ihren Anfängen eine geschmolzene Kugel war und schwerere Elemente wie Eisen wanderten, um den Kern zu bilden. Da Molybdän Eisen liebt, ging Molybdän auch in den Kern. Aber es gibt auch Molybdän in der Erdkruste, das nach dem Abkühlen auf die Erde gebracht worden sein muss, sonst wäre es auch in den Kern gewandert. Die Erde hat also zwei Molybdänpopulationen, und sie sind alle unterschiedlich Isotope .
Die Schichten der Erde. Da Molybdän Eisen liebt, ist es beim Schmelzen der Erde bis in den Kern gesunken. Jegliches Molybdän im Mantel oder in der Kruste muss später auf die Erde gekommen sein, als der Planet abgekühlt war. Bildnachweis: Von Kelvinsong – Eigene Arbeit, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=23966175
Und das späte Molybdän im Erdmantel muss von Körpern stammen, die später bei ihrer Entstehung auf die Erde stürzten. „Das heute im Erdmantel zugängliche Molybdän stammt also aus den späten Stadien der Erdentstehung, während sich das Molybdän aus früheren Phasen vollständig im Kern befindet“, erklärt Dr. Christoph Burkhardt, Zweitautor der Studie.
Was diese Ergebnisse zum ersten Mal deutlich machen, ist, dass kohlenstoffhaltiges Material aus dem äußeren, feuchten Bereich des Sonnensystems spät auf der Erde angekommen ist.
Aber das Papier geht darüber hinaus. Da das Molybdän im Mantel aus dem äußeren Sonnensystem stammen musste, da es sich um ein anderes Isotop handelte, musste auch Theia aus dem äußeren Sonnensystem stammen. Die Wissenschaftler hinter dieser Forschung zeigen, dass die Kollision mit Theia genug kohlenstoffhaltiges Material lieferte, um den größten Teil des Wassers der Erde ausmachen zu können.
„Unser Ansatz ist einzigartig, weil wir damit erstmals die Entstehung des Wassers auf der Erde mit der Entstehung des Mondes in Verbindung bringen können. Einfach ausgedrückt: Ohne den Mond gäbe es wahrscheinlich kein Leben auf der Erde“, sagt Thorsten Kleine, Professor für Planetologie an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster.
