Het blijft onduidelijk hoe de botsing met Theia precies heeft plaatsgevonden en wat de kenmerken van dit mysterieuze object waren. Wat was de grootte van Theia? Waaruit was ze samengesteld? En uit welk deel van het zonnestelsel kwam ze? Het vinden van antwoorden op deze vragen is een uitdaging, omdat Theia tijdens de botsing volledig is vernietigd. Desondanks zijn er nog steeds sporen van Theia te vinden in de samenstelling van de huidige Aarde en de Maan. Wetenschappers hebben deze informatie nu benut om een mogelijke lijst van chemische ingrediënten van Theia te bepalen en daarmee haar oorsprongsgebied te verkennen.
De chemische samenstelling van elk hemellichaam bevat informatie over zijn volledige geschiedenis, inclusief de plaats waar het is gevormd. Vooral de verhouding van isotopen onthult veel. Isotopen zijn varianten van hetzelfde element die zich alleen onderscheiden door het aantal neutronen in de kern.
In het vroege zonnestelsel waren de isotopen van elk element waarschijnlijk niet gelijkmatig verspreid – aan de rand van de protoplanetaire schijf van de zon verschilden de verhoudingen van isotopen iets van die dichtbij de zon. Onderzoekers hebben met ongekende precisie de verhouding van verschillende ijzerisotopen in de rotsen van de Aarde en de Maan bepaald.
Hiervoor hebben ze vijftien aardse monsters uit verschillende locaties en zes maamonsters onderzocht, die astronauten van de Apollo-missies naar de Aarde hebben gebracht. Net zoals eerdere metingen van isotopen van verschillende andere elementen, toonden deze resultaten aan dat de Aarde en de Maan op dit punt onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn.
Dit biedt niet veel nieuwe inzichten over Theia, aangezien we nog steeds niet weten of de Maan voornamelijk uit Theia’s materiaal is gevormd, uit de oeroude Aarde, of uit een combinatie van beide. Echter, door de kennis over de verhoudingen van chroom-, molybdeen- en zirconiumisotopen toe te voegen, hebben onderzoekers de mogelijke chemische samenstelling van Theia kunnen vaststellen.
Ze ontwikkelden verschillende modellen van de chemische samenstelling van Theia en de Aarde en beoordeelden hun evolutie vóór de botsing en de gevolgen erna. IJzer en molybdeen zouden in de kernen van beide lichamen zijn gezonken, waardoor ze in de mantle bijna niet meer aanwezig zijn, terwijl zirconium in de mantle is achtergebleven. De discrepanties tussen de Aarde en de Maan kunnen helpen begrijpen hoeveel materiaal van Theia naar elk van de twee lichamen is gegaan.
Sommige modellen gaven volledig onrealistische voorspellingen, waardoor ze konden worden verworpen. Alle modellen die overeenkwamen met de waargenomen isotopenverhoudingen tonen aan dat Theia is gevormd in het binnenste deel van het zonnestelsel, net als de Aarde. Het lijkt er zelfs op dat ze zich dichter bij de zon heeft gevormd dan onze planeet. Het meest waarschijnlijke scenario is dat de chemische samenstelling van Theia alleen materiaal uit het binnenste deel van het zonnestelsel omvat. Dit betekent dat er voor de botsing geen significante hoeveelheid asteroïden en kometen uit het externe gedeelte van het zonnestelsel op haar viel, in tegenstelling tot de Aarde.
De resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift “Science”.
