De aarde is waarschijnlijk veel homogener gevormd dan planeetwetenschappers tot nu toe aannamen. Een nieuwe analyse van isotopen in meteorieten wijst erop dat vrijwel al het materiaal waaruit de aarde bestaat afkomstig is uit één reservoir in het binnenste deel van het jonge zonnestelsel. De resultaten, gepubliceerd in Nature Astronomy, zetten daarmee bestaande ideeën over de vorming van de aarde op losse schroeven.
Meteorieten bevatten isotopische ‘vingerafdrukken’ die iets vertellen over de plaats waar hun oorspronkelijke materiaal in het zonnestelsel ontstond. Onderzoekers van ETH Zürich vergeleken de isotopensamenstelling van de aarde met die van verschillende meteorietgroepen. Daarbij onderzochten zij niet slechts één of twee isotopensystemen, zoals in veel eerdere studies, maar tien verschillende systemen, waaronder isotopen van calcium, titanium, chroom, ijzer, nikkel, zink, molybdeen, zirkonium en ruthenium.
Daaruit komt een opvallend consistent beeld naar voren. De isotopische samenstelling van de aarde valt binnen de trend die wordt gevormd door zogenoemde niet-koolstofhoudende meteorieten, waarvan wordt aangenomen dat zij in het binnenste zonnestelsel zijn ontstaan. Er is volgens de onderzoekers geen noodzaak om een aanzienlijke hoeveelheid materiaal uit het buitenste zonnestelsel aan de aarde toe te voegen. Eerdere modellen gingen uit van een bijdrage van ongeveer 6 tot mogelijk 40 procent. De nieuwe analyse suggereert dat die bijdrage minder dan 2 procent kan zijn, en mogelijk zelfs nul.
Dat heeft gevolgen voor het beeld van de vroege aarde. Volgens eerdere scenario’s zou materiaal tijdens de planeetvorming voortdurend tussen het binnenste en buitenste zonnestelsel zijn uitgewisseld. Vooral de aanwezigheid van vluchtige stoffen, zoals water, werd daarbij als aanwijzing gezien voor een bijdrage van materiaal uit het koudere buitengebied.
De nieuwe resultaten suggereren daarentegen dat de aarde vooral is opgebouwd uit materiaal dat al lokaal aanwezig was. De planeet zou daardoor gedurende haar vorming relatief stabiel uit één materiaalreservoir zijn gegroeid, zonder dat grote hoeveelheden materiaal van buiten het zonnestelsel nodig waren. Dat betekent ook dat belangrijke vluchtige stoffen die de aarde bevat waarschijnlijk al in het binnenste zonnestelsel aanwezig waren.
De studie geeft daarmee niet alleen een nieuw beeld van de oorsprong van de aarde, maar stelt ook nieuwe vragen over de manier waarop het jonge zonnestelsel zijn verschillende materiaalreservoirs vormde en gescheiden hield.