De aarde en de maan zijn ontstaan als gevolg van een gigantische botsing tussen twee planeten ter grootte van Mars en Venus. Maar nieuw onderzoek toont aan dat de aarde en de maan mogelijk veel later zijn gevormd - misschien wel tot 150 miljoen jaar na de vorming van het zonnestelsel.
"We hebben de leeftijden van de aarde en de maan bepaald met behulp van wolfraamisotopen, die kunnen onthullen of de ijzeren kernen en hun steenoppervlakken tijdens de botsing met elkaar zijn vermengd", zegt Tais W. Dahl van het Niels Bohr Institute aan de universiteit van Kopenhagen in samenwerking met professor David J. Stevenson van het California Institute of Technology (Caltech).
De planeten in het zonnestelsel zijn ontstaan door botsingen tussen planetaire embryo's die rond de pasgeboren zon draaien. Bij de botsingen stollen de kleine planeten samen en vormden steeds grotere planeten. Toen de gigantische botsing plaatsvond die uiteindelijk de aarde en de maan vormde, gebeurde dit in een tijd waarin beide planetaire lichamen een kern van metaal (ijzer) en een omringende mantel van silicaten (gesteente) hadden. Maar wanneer is het gebeurd en hoe is het gebeurd? De botsing vond plaats in minder dan 24 uur en de temperatuur van de aarde was zo hoog (7000 ° C), dat zowel steen als metaal tijdens de turbulente botsing moeten zijn gesmolten. Maar waren de steenmassa en de ijzermassa ook met elkaar vermengd?
De leeftijd van de aarde en de maan kan worden gedateerd door de aanwezigheid van bepaalde elementen in de aardmantel te onderzoeken. Hafnium-182 is een radioactieve stof die vergaat en wordt omgezet in de isotoop wolfraam-182. De twee elementen hebben duidelijk verschillende chemische eigenschappen en hoewel de wolfraamisotopen de voorkeur geven aan binding met metaal, hecht hafnium zich bij voorkeur aan silicaten, d.w.z. gesteente.
Het duurt 50-60 miljoen jaar voordat al het hafnium is vergaan en omgezet in wolfraam, en tijdens de botsing met de maan zonk bijna al het metaal in de aardkern. Maar is al het wolfraam in de kern terechtgekomen?
“We hebben onderzocht in hoeverre metaal en gesteente zich vermengen tijdens de botsingen van de planeet. Met behulp van dynamische modelberekeningen van de turbulente menging van het vloeibare gesteente en de ijzermassa's hebben we ontdekt dat wolfraamisotopen van de vroege vorming van de aarde in de rotsachtige mantel achterblijven, 'zei Tahl.
De nieuwe studies impliceren dat de maanvormende botsing plaatsvond nadat al het hafnium volledig was vervallen tot wolfraam.
“Onze resultaten tonen aan dat de metalen kern en het gesteente niet in staat zijn te emulgeren bij deze botsingen tussen planeten met een diameter van meer dan 10 kilometer en dat daarom het grootste deel van de ijzeren kern van de aarde (80-99%) geen wolfraam uit het rotsachtige materiaal verwijderde in de mantel tijdens de vorming ', zei Dahl.
Het resultaat van het onderzoek betekent dat een botsing die de aarde en de maan heeft gecreëerd, mogelijk wel 150 miljoen jaar na de vorming van het zonnestelsel heeft plaatsgevonden, veel later dan de 30 miljoen jaar die eerder werd gedacht.
De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Earth and Planetary Science Letters.
Uit een persbericht van de Universiteit van Kopenhagen.
