Diep onder het Afrikaanse continent en de Stille Oceaan, nabij het centrum van de aarde, bevinden zich vreemde en flinke ‘klonters’ (twee keer groter dan de maan). Decennialang was onduidelijk waar ze vandaan komen, maar Amerikaanse onderzoekers denken er nu uit te zijn: het zijn brokstukken van een andere planeet.
Dat schrijven onderzoekers in het blad Nature. Hun studie handelt over twee mysterieuze ‘blobs’ of ‘klonters’ die in de jaren tachtig van de vorige eeuw al zijn ontdekt (zie kader). Deze klonters – formeel aangeduid als Large Low-Velocity Provinces (LLVPs) zijn ongeveer twee keer groter dan de maan en bevinden zich nabij het centrum van de aarde. De ene LLVP bevindt zich diep onder het Afrikaanse continent. En de andere onder de Stille Oceaan. Onderzoek heeft reeds uitgewezen dat de LLVPs waarschijnlijk een andere samenstelling hebben dan de omringende aardmantel. Maar decennialang bleef onduidelijk waar het materiaal nu precies vandaan kwam.
LLVPs bevinden zich diep in het binnenste van de aarde. Ze zijn niet te zien, maar toch weten onderzoekers vrij zeker dat ze er zijn. Hoe kan dat? Het is te danken aan seismische golven. Deze golven – die bijvoorbeeld ontstaan tijdens aardbevingen – kunnen door het binnenste van de aarde heen reizen. De snelheid waarmee ze dat doen, wordt bepaald door de samenstelling van dat binnenste. En tijdens metingen aan seismische golven ontdekten onderzoekers in de jaren tachtig dat die golven afgeremd werden. Het hintte op de aanwezigheid van twee grote klonters materiaal die een hoog ijzergehalte hebben en de seismische golven met hun hoge dichtheid en temperatuur vertragen. Onderzoekers besloten ze daarom aan te duiden als Large Low-Velocity Provinces, wat zoveel betekent als grote gebieden waarin de snelheid laag ligt.
Theia
In een nieuwe studie denken Amerikaanse onderzoekers nu meer duidelijkheid te kunnen geven over de herkomst van de LLVPs. Hun onderzoek suggereert namelijk dat het om brokstukken gaat van Theia: een planeet die miljarden jaren geleden op de aarde klapte. Bij de zware botsing ontstonden grote brokstukken – zowel afkomstig van de aarde als van Theia – die uiteindelijk in een baan rond de aarde samenklonterden en zo de ons allemaal welbekende maan vormden.
Eureka!
Die conclusie volgt uit een heus ‘eureka-moment’ dat zich voor onderzoeker Qian Yuan aandiende toen deze een seminar over planeetvorming bijwoonde. Eén van de sprekers presenteerde het verhaal over het ontstaan van de maan en het viel Yuan tijdens deze presentatie op dat de maan relatief rijk aan ijzer is. Het eureka-moment diende zich kort daarna aan, toen de spreker vertelde dat er op aarde – in tegenstelling tot de maan – geen spoor van Theia te vinden is. “Nadat hij gezegd had dat niemand wist waar de ingeslagen planeet nu is, had ik een ‘eureka-moment’,” vertelt Yuan. “Ik realiseerde me dat het ijzerrijke ingeslagen object getransformeerd zou kunnen zijn tot ‘mantelklonters’.”
Simulaties
Samen met collega’s besloot Yuan dat scenario verder te onderzoeken. Ze gebruikten daarvoor onder meer modellen waarmee ze de botsing tussen de aarde en Theia simuleerden. En die bevestigden dat de botsing zowel de maan als klonters in het binnenste van de aarde kan hebben voortgebracht. “Middels simulaties van mantelconvectie ontdekten we dat de dichte, ijzerrijke materialen van Theia naar de onderkant van de aardmantel konden zinken en zich aldaar konden ophopen,” vertelt onderzoeker Mingming Li. “Het lijkt erop dat de klonters het resultaat zijn van een planetaire botsing die onze maan vormde,” concludeert collega Ed Garnero. “In andere woorden: de gigantische klonters die momenteel diep in de aarde, diep onder onze voeten, te vinden zijn, zijn buitenaards. De aarde bezit niet alleen klonters, de aarde heeft buitenaardse klonters!”
Twee mysteries
Met hun onderzoek lossen de wetenschappers mogelijk twee mysteries in één klap op. Allereerst natuurlijk het mysterie van de klonters: het nieuwe onderzoek verklaart – eindelijk – waar ze vandaan komen. Daarnaast lost het onderzoek ook een ander raadsel op, namelijk waarom er gek genoeg buiten de maan nooit materiaal van Theia is teruggevonden. Het onderzoek suggereert namelijk dat het leeuwendeel van de onfortuinlijke planeet door de jonge aarde is geabsorbeerd (en de resterende stukken zijn opgegaan in de maan).
“Dit onderzoek laat zien dat de enorme klonters (de LLVPs) diep in de aardmantel kunnen bestaan uit materialen van de planeet die op de proto-aarde insloeg en de maan vormde,” vertelt onderzoeker Mingming Li. “En dat de maan en de klonters dus dezelfde oorsprong kennen.” “Door naar binnen te kijken – naar het binnenste van de aarde – in plaats van naar buiten – naar de maan – hebben we nog een bewijsstuk gevonden voor de kosmische catastrofe die de gigantische inslag waarbij de maan ontstond, is,” concludeert onderzoeker Travis Gabriel.
