Voor het eerst is er hard bewijs dat de aarde voor een deel verdampte tijdens de botsing die zou leiden tot het ontstaan van de maan.

In de jaren zeventig kwamen wetenschappers met een verklaring voor het ontstaan van de maan. Een planeet ter grootte van Mars (Theia) was lang geleden op de proto-aarde geklapt en uit het puin van die botsing zou de maan zijn ontstaan. Een prachtige hypothese die zowel de relatief grote maan (ten opzichte van de aarde) en de rotatiesnelheid van zowel de aarde als de maan kon verklaren. Maar in 2001 liep die fraaie hypothese een deuk op. Wetenschappers bestudeerden de isotopensamenstelling van elementen in gesteenten afkomstig van de maan en de aarde. De isotopensamenstelling van elementen in gesteenten afkomstig van de aarde en de maan bleek vrijwel identiek te zijn. En dat was vreemd. Want simulaties toonden aan dat de maan voor zo’n 60 tot 80 procent uit materiaal afkomstig van Theia moest bestaan. De kans dat Theia dezelfde isotopensamenstelling had als de aarde was nihil. En dus kwam de hypothese op losse schroeven te staan.

Preciezere metingen
Er volgde natuurlijk nog meer onderzoek naar de isotopen in gesteenten afkomstig van de aarde en de maan en de metingen werden steeds preciezer. Maar het resultaat bleef hetzelfde. “Dus besloten mensen de hypothese te veranderen,” vertelt onderzoeker Kun Wang, verbonden aan de Washington University in St. Louis.

De twee theorieën in beeld. Afbeelding: Kun Wang.

De twee theorieën in beeld. Afbeelding: Kun Wang.

Twee theorieën
Het leidde tot verschillende theorieën. Eén van die theorieën stelt dat de aarde en de puinschijf waaruit de maan ontstond, omringd werden door een atmosfeer bestaande uit silicaatdamp. Die atmosfeer maakte de uitwisseling van materialen tussen de aarde, de damp en het materiaal in de puinschijf mogelijk voordat de maan uit die puinschijf verrees. Een tweede belangrijke theorie gaat uit van een zeer gewelddadige inslag waarbij zowel Theia als de mantel van de proto-aarde verdampte. De verdampte mantel en verdampte Theia mengden zich tot een dichte atmosfeer die een ruimte vulde die meer dan 500 keer groter was dan de ruimte die de aarde vandaag de dag inneemt. De materialen afkomstig van de aarde en Theia werden in die atmosfeer grondig gemixt (waardoor de gesteenten op de maan vandaag de dag sterk lijken op die op aarde). Een groot deel van die atmosfeer vormde – toen de atmosfeer afkoelde – de maan. De rest viel terug op aarde.

Kalium
Maar welke theorie klopt? Kaliumisotopen kunnen daar meer duidelijkheid over verschaffen. Als de eerste hypothese klopt, zouden de gesteenten op aarde namelijk sterker verrijkt moeten zijn met zware kaliumisotopen dan de gesteenten op de maan. Klopt de tweede theorie, dan bevatten de gesteenten op de maan meer zware kaliumisotopen dan de gesteenten op aarde.

Dankzij een nieuwe techniek om isotopen te analyseren hebben onderzoekers nu kaliumisotopen afkomstig van de aarde nauwgezet kunnen vergelijken met kaliumisotopen in gesteenten afkomstig van de maan. En er bleken piepkleine verschillen te zijn (zo klein dat we eerder niet in staat waren om deze te detecteren). Zo bleken de maangesteenten meer zware kalium-isotopen (kalium-41) te bevatten dan de gesteenten afkomstig van de aarde. Het wijst erop dat de tweede hypothese die hierboven beschreven staat klopt, aldus Wang. “Onze resultaten voorzien ons van het eerste harde bewijs dat de inslag echt een groot deel van de aarde liet verdampen.”