So könnte der Mond entstanden sein: Ein Mars-grosser Protoplanet namens Theia kollidierte vor 4,5 Milliarden Jahren mit dem Vorläufer der Erde. In Folge der Kollision wurde herausgeschlagenes Material, sowohl des Erdvorläufers als auch des Mantels von Theia, vom Schwerefeld der Proto-Erde eingefangen. In einer Scheibe aus Staub um den Erdvorläufer verklumpte es und formte schliesslich den heutigen Mond. Den anderen Teil der Theia-Bruchstücke nahm die Erde in sich auf. Von Theia selbst ist nichts mehr übrig, der Himmelskörper wurde in die Proto-Erde und den Proto-Mond gemischt – das besagt zumindest die sogenannte Kollisionstheorie. Wie aber lässt diese sich beweisen?

Hinweise könnte nun das Innere der Erde liefern: Wie eine Forschergruppe um den Geophysiker Qian Yuan vom Caltech in der Fachzeitschrift «Nature» schreibt, befinden sich im unteren Erdmantel zwei Kontinent-grosse Regionen, die Überbleibsel von Theia sein könnten. Es handelt sich hierbei um Anomalien im Erdmantel, weit unterhalb von Afrika sowie dem Pazifik, in ungefähr 2900 Kilometern Tiefe, an der Grenze zwischen Erdmantel und Erdkern. Durch seismische Bildgebung sind sie schon seit längerem bekannt.

Bisher wurden die Regionen als natürliche Schwankungen in der Zusammensetzung des Erdmantels interpretiert. Die Gebiete zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine höhere Dichte haben als der umliegende Mantel. Durch verschiedene Simulationen kommt das Team um Yuan jedoch zu dem Schluss, dass es sich um Mantelmaterial von Theia handeln könnte.

Im Erdinnern gibt es wahrscheinlich Bruchstücke von Theia

Demnach gab es nur wenige Stunden nach dem Aufprall von Theia auf die Proto-Erde – abgesehen vom Erdkern – im Wesentlichen zwei Erdschalen: eine äussere Schale mit geschmolzenem Material einerseits sowie eine innere, feste Schale andererseits. In der äusseren Schale sammelten sich jene Bruchstücke von Theia an, die nicht ausgeworfen wurden. Kurzum: Im Erdinneren sind wahrscheinlich Bruchstücke von Theia vergraben. Sie wären ein Indiz dafür, dass die Einschlag-Hypothese stimmt.

Im Laufe der 4,5 Milliarden Jahre sank geschmolzenes Theia-Material aufgrund seiner höheren Dichte von der äusseren in die innere Schale ab und bildete Anhäufungen an der Kern-Mantel-Grenze. Dem Modell der Studienautoren zufolge müssten die Mantelfragmente von Theia daher 2 bis 3,5 Prozent dichter sein als der Erdmantel. Die höhere Dichte, die in den Modellen der Forscher einkalkuliert wurde, passe zu den tomografischen Messungen.

Erklärt wird die höhere Dichte des Theia-Materials damit, dass es mehr Eisenoxid in sich trägt als der Erdmantel. Ein erhöhter Eisenoxid-Anteil wurde auch in Gesteinsproben nachgewiesen, die die Apollo-Astronauten vom Mond zurückgebracht hatten. Wenn der Mond also sein zusätzliches Eisenoxid durch Theia erhalten hat, würde das erklären, warum Mond und Erde einen unterschiedlichen Eisenoxid-Gehalt aufweisen. Diese Beobachtung galt bislang als Gegenargument für die Kollisionshypothese.

Nicht zuletzt spricht für die Kollisionstheorie auch eine Beobachtung, die man vom Nachthimmel kennt: Die Abfolge von Tagen und Nächten, von Mondphasen, die im Monatsrhythmus wiederkehren, ist vergleichsweise schnell. Beides zeugt von einer raschen Erdrotation und einem nicht minder flotten Umkreisen des Mondes um die Erde. Nur ein gewaltiges Ereignis hätte ausreichend Energie in das Erde-Mond-System einbringen können, um der Erde und ihrem Trabanten den nötigen Drehimpuls mitzugeben. Ein Ereignis wie der Einschlag von Theia.

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