Diep in het centrum van de aarde bevinden zich twee vreemde opeenhopingen. Die zijn vermoedelijk de overblijfselen van de hypothetische planeet Theia, die miljarden jaren geleden in botsing kwam met de aarde. De overige brokstukken klonterden samen tot de maan.
In de jaren 80 deden geofysici een opzienbarende ontdekking: diep in het centrum van de aarde werden twee vreemde opeenhopingen van materiaal ontdekt – de ene onder het Afrikaanse continent, de andere onder de Stille Oceaan. Beide zijn twee keer zo groot als de maan en bestaan waarschijnlijk uit een andere mix van elementen dan de aardmantel. Nieuw onderzoek wijst erop dat het overblijfselen zijn van een planeet die miljarden jaren geleden in botsing kwam met de aarde – dezelfde botsing waarbij ook onze maan zou zijn ontstaan.
Het bestaan van de afwijkende opeenhopingen van materie werd opgemerkt bij het meten van seismische golven die door de aarde gaan. De snelheden waarmee seismische golven zich door het binnenste van de aarde verplaatsen zijn afhankelijk van de dichtheid van het materiaal waar ze doorheen gaan. Zo ontdekten aardwetenschappers twee grote structuren in de nabijheid van de aardkern, waarvan het vermoeden bestaat dat ze een ongewoon hoog ijzergehalte en dus een hogere dichtheid hebben. Hierdoor worden passerende seismische golven vertraagd.
Caltech-onderzoeker Qian Yuan vermoedde al een tijdje dat er een verband kon zijn tussen de massaconcentraties in de aardmantel en de zogeheten Theia-hypothese. Volgens deze hypothese zou de maan zijn ontstaan in de nasleep van een grote botsing tussen de aarde en een kleinere planeet die Theia wordt genoemd. Maar van Theia zelf is geen spoor meer te bekennen – noch in de planetoïdengordel, noch in meteorieten.
Sporen
Yuan realiseerde zich dat een inslaande ijzerrijke planeet weleens sporen zou kunnen hebben achtergelaten in de aardmantel. Om deze mogelijkheid te onderzoeken heeft hij, samen met collega’s van verschillende wetenschappelijke disciplines, computersimulaties gedaan. Deze simulaties hebben nu bevestigd dat de botsing tussen de aarde en Theia inderdaad verantwoordelijk kan zijn geweest voor zowel de massaconcentraties in de aardmantel als het ontstaan van de maan. Een deel van Theia’s mantel zou zijn opgenomen door die van de aarde, de overige brokstukken van de botsing klonterden samen tot de maan.
Maar waarom vormde het materiaal van Theia dan twee afzonderlijke concentraties in plaats van zich de te vermengen met de rest van de aarde-in-wording? De simulaties laten zien dat een groot deel van de energie van de inslag van Theia door de bovenste helft van de mantel werd opgenomen, waardoor de lagere aardmantel koeler bleef dan eerdere modellen suggereerden. Het onderste deel van de aardmantel smolt door de inslag dus niet volledig, en daardoor bleven de concentraties van ijzerrijk Theia-materiaal grotendeels intact toen ze in de aardmantel omlaag zakten.
