Eine Kollision könnte den Mond geformt und die Plattentektonik ausgelöst haben

Es wird angenommen, dass der Erdmond vor etwa 4,5 Milliarden Jahren entstanden ist, als ein marsgroßer Planet mit der Erde kollidierte. Nun deuten Computermodelle darauf hin, dass der Einschlag auch die Plattentektonik der Erde in Gang gesetzt haben könnte.

Tobias Roetsch/Future Publishing über Getty Images

Von Nikk Ogasa

22. Mai 2023 um 6:30 Uhr

DIE WÄLDER, TEXAS — Es wird angenommen, dass unser Mond entstanden ist, als ein marsgroßer Planet namens Theia auf die frühe Erde prallte. Dieser Zusammenstoß hätte eine Trümmerwolke in den Weltraum geschleudert, die sich später zusammenballte und den Mond bildete. Nun deuten Computermodelle darauf hin, dass Teile von Theia, die tief im Erdinneren zurückgeblieben sind, die Plattentektonik ausgelöst haben könnten. Das ist das ständige Verschieben von Teilen der Erdoberfläche.

Qian Yuan teilte diese Idee am 13. März auf der Lunar and Planetary Science Conference mit. Yuan untersucht am Caltech in Pasadena, Kalifornien, wie sich die inneren Schichten der Erde bewegen und die Oberfläche beeinflussen. Die Forschung seines Teams bietet eine nette Erklärung dafür, wie die Erde sowohl ihren Mond als auch ihre beweglichen Platten bekam. Wenn das stimmt, könnte dieses Wissen Astronomen helfen, erdähnliche Welten um andere Sterne zu entdecken. Einige Wissenschaftler warnen jedoch davor, dass es viel zu früh sei, um zu sagen, dass dies tatsächlich der Fall sei.

Von allen bisher entdeckten Welten ist unsere die einzige, von der bekannt ist, dass sie über Plattentektonik verfügt. Über Milliarden von Jahren haben sich die kriechenden Platten der Erde ausgebreitet, kollidierten und stürzten untereinander. Diese Bewegung hat Kontinente hervorgebracht und gespalten. Es hat Bergketten in die Höhe getrieben. Und es hat die Ozeane erweitert. Aber all diese Umgestaltungen haben auch einen Großteil der Frühgeschichte des Planeten ausgelöscht. Dazu gehört auch, wie und wann die Plattentektonik begann.

Um diese Frage zu beantworten, konzentrierten sich Yuan und seine Kollegen auf zwei kontinentgroße Materialklumpen im unteren Erdmantel. Einige Wissenschaftler glauben, dass diese Regionen aus alten tektonischen Platten entstanden sind, die tief in die Erde gerutscht sind. Aber Yuans Team glaubte, dass es sich bei den mysteriösen Massen stattdessen um die dichten, versunkenen Überreste von Theia handeln könnte. Also erstellte das Team Computermodelle dieses Szenarios. Die Modelle zeigten, wie sich der Einschlag und die versunkenen Überreste von Theia auf den Gesteinsfluss im Inneren der Erde auswirken würden.

Nachdem Theias Überreste auf den Boden des Mantels gesunken waren, könnten diese heißen Materialklumpen dazu geführt haben, dass große Schwaden warmen Gesteins aufstiegen. Dieses aufsteigende Material hätte sich in der starren Außenschicht der Erde verkeilt. Als mehr Material aufstieg, würden sich diese Wolken aus warmem Gestein aufblähen. Schließlich wären sie so stark angeschwollen, dass sie Teile der Erdoberfläche unter sich drückten. Wenn Teile der Erdoberfläche in den Erdmantel abrutschen, spricht man von Subduktion. Und Subduktion ist ein Hauptmerkmal der Plattentektonik.

Den Modellen zufolge hätte die Subduktion – und damit die Plattentektonik – etwa 200 Millionen Jahre nach der Entstehung des Mondes begonnen.

Die Modelle deuten darauf hin, dass die großen Klumpen im unteren Erdmantel dazu beigetragen haben könnten, die Subduktion einzuleiten, sagt Laurent Montési. Es ist jedoch noch nicht klar, ob diese Massen aus Theia stammten. An der University of Maryland in College Park untersucht Montési, wie sich die Oberflächen und Schichten von Planeten bewegen.

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Die Kleckse „sind eine relativ neue Entdeckung“, sagt er. „Es sind sehr faszinierende Strukturen mit einem sehr unbekannten Ursprung.“ Daher glaubt Montési, dass es noch zu früh ist, um zu sagen, dass Theia die Plattentektonik ausgelöst hat.

Sollte sich diese Idee als wahr erweisen, könnte sie dabei helfen, erdähnliche Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zu finden. „Wenn Sie einen großen Mond haben, haben Sie wahrscheinlich einen großen Impaktor“, sagte Yuan auf der Konferenz. Wenn Sie einen großen Impaktor haben, könnte das bedeuten, dass Sie Plattentektonik haben.

Wissenschaftler müssen die Entdeckung eines Mondes um einen Planeten in einem anderen Sonnensystem noch bestätigen. Aber wenn wir die Augen offen halten, könnte uns das laut Yuan dabei helfen, eine andere Welt zu entdecken, die ebenso tektonisch aktiv ist wie unsere eigene.

Astronom: Ein Wissenschaftler, der auf dem Gebiet der Forschung arbeitet, die sich mit Himmelsobjekten, dem Weltraum und dem physischen Universum beschäftigt.

Kollege : Jemand, der mit einem anderen zusammenarbeitet; ein Kollege oder ein Teammitglied.

Computermodell: Ein Programm, das auf einem Computer ausgeführt wird und ein Modell oder eine Simulation eines realen Merkmals, Phänomens oder Ereignisses erstellt.

Kontinent : (in der Geologie) Die riesigen Landmassen, die auf tektonischen Platten liegen. In der Neuzeit gibt es sechs etablierte geologische Kontinente: Nordamerika, Südamerika, Eurasien, Afrika, Australien und die Antarktis. Im Jahr 2017 plädierten Wissenschaftler auch für ein weiteres: Zealandia.

Trümmer : Verstreute Fragmente, typischerweise von Müll oder etwas, das zerstört wurde. Zu den Weltraumschrott zählen beispielsweise die Trümmer nicht mehr funktionierender Satelliten und Raumfahrzeuge.

Mond-: Von oder in Bezug auf den Erdmond.

Mantel : (in der Geologie) Die dicke Schicht der Erde unter ihrer äußeren Kruste. Der Mantel ist halbfest und im Allgemeinen in einen oberen und unteren Mantel unterteilt.

Modell : Eine Simulation eines realen Ereignisses (normalerweise mithilfe eines Computers), die entwickelt wurde, um ein oder mehrere wahrscheinliche Ergebnisse vorherzusagen. Oder eine Person, die zeigen soll, wie etwas bei anderen wirken oder auf sie wirken würde.

Mond: Der natürliche Satellit eines jeden Planeten.

Planet: Ein großes Himmelsobjekt, das einen Stern umkreist, aber im Gegensatz zu einem Stern kein sichtbares Licht erzeugt.

Planetenwissenschaft: Die Wissenschaft von anderen Planeten als der Erde.

Plattentektonik : Die Prozesse, die die Bewegungen massiver Teile steuern, aus denen die äußere Schicht der Erde besteht, die Lithosphäre genannt wird. Diese Prozesse führen dazu, dass die Gesteinsmassen aus dem Erdinneren aufsteigen, sich entlang der Erdoberfläche bewegen und wieder absinken.

Rest: Etwas, das übrig geblieben ist – von einem anderen Stück von etwas, aus einer anderen Zeit oder sogar einigen Merkmalen einer früheren Art.

Szenario: Eine mögliche (oder wahrscheinliche) Abfolge von Ereignissen und wie sie sich auswirken könnten.

Sonnensystem: Die acht großen Planeten und ihre Monde, die unsere Sonne umkreisen, zusammen mit kleineren Körpern in Form von Zwergplaneten, Asteroiden, Meteoroiden und Kometen.

Stern : Der Grundbaustein, aus dem Galaxien bestehen. Sterne entstehen, wenn die Schwerkraft Gaswolken verdichtet. Wenn sie heiß genug werden, emittieren Sterne Licht und manchmal auch andere Formen elektromagnetischer Strahlung. Die Sonne ist unser nächster Stern.

tektonisch: Oberflächenaktivität auf einem großen Gesteinskörper (z. B. einem Planeten oder Mond), wenn flüssiges Gestein an die Oberfläche fließt, wo es erstarrt, dann langsam auf geschmolzenem Gestein treibt und dabei Oberflächenmerkmale mit sich führt.

tektonischen Platten: Die gigantischen Platten – einige mit einem Durchmesser von Tausenden von Kilometern (oder Meilen) –, die die äußere Schicht der Erde bilden.

Theia : (in der Astronomie) Der Name eines hypothetischen Protoplaneten, benannt nach der griechischen Göttin des Sehens, die auch die angebliche Mutter der Mondgöttin Selene war. Wenn dieser Protoplanet existiert hätte, wäre die marsgroße Gesteinswelt vor etwa 4,5 Milliarden Jahren bei einer heftigen Kollision mit der Erde umgekommen. Ein Teil der Trümmer von ihm – und der Erde – könnte sich schließlich angesammelt haben, um ein neues Himmelsobjekt zu bilden: den Erdmond.

Treffen: Q. Yuan. Ein riesiger Einschlagsursprung für die erste Subduktion auf der Erde. Mond- und Planetenwissenschaftskonferenz, The Woodlands, Texas, 13. März 2023.

Treffen: Q. Yuan. Riesiger Aufprallursprung für die großen Provinzen mit niedriger Schergeschwindigkeit. Mond- und Planetenwissenschaftskonferenz, The Woodlands, Texas, März 2021.

Nikk Ogasa ist ein festangestellter Autor, der sich bei Science News auf die Naturwissenschaften konzentriert. Er hat einen Master-Abschluss in Geologie von der McGill University und einen Master-Abschluss in Wissenschaftskommunikation von der University of California, Santa Cruz.

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