Примерно 4,5 миллиарда лет назад, по мнению ученых, что-то большое врезалось в Землю и опрокинуло ее. Результатом стала куча обломков, выброшенная в космос и кружившаяся вокруг, пока не образовалась Луна. От большого объекта, предположительно размером с Марс и названного Тейя, почти ничего не осталось. Или мы так думали.
Исследователи из Китая, США и Великобритании обнаружили доказательства того, что куски Тейи оказались внутри Луны. И теперь есть данные, свидетельствующие о том, что куски Тейи тоже оказались внутри Земли. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Если это так, то гипотеза гигантского удара могла бы раскрыть загадку, которая беспокоила ученых более десяти лет: наличие плотных сгустков материала размером с континент, погребенных глубоко под мантией Земли на глубине около 2900 километров (1800 миль), изогнутых. вокруг его ядра.
«Наши результаты бросают вызов традиционному представлению о том, что гигантский удар привел к гомогенизации ранней Земли», — говорит Хунпин Дэн из Шанхайской астрономической обсерватории (ШАО) Китайской академии наук. «Вместо этого гигантский удар, образовавший Луну, по-видимому, является источником неоднородности ранней мантии и отмечает отправную точку геологической эволюции Земли в течение 4,5 миллиардов лет».
Сгустки, окружающие ядро Земли, известны как крупные провинции с низкой скоростью сдвига или LLVP. Мы знаем о них, потому что сейсмические волны, которые проходят через Землю от землетрясений, движутся по-разному через разные материалы.
Именно благодаря сейсмическим данным ученые смогли получить подробные карты LLVP: больших, плотных областей на границе ядра и мантии, одна под Африкой, другая под Тихим океаном.
До сих пор ученые предполагали, что LLVP образуются в результате какого-то внутреннего процесса Земли, такого как остатки старых тектонических плит, пятна с более высокой температурой или океан магмы у основания мантии.
Но команда, стоящая за этим последним открытием, предположила, что формированию LLVP могло способствовать что-то еще: Тейя.
Предыдущие численные моделирования показали, что большая часть Тейи в конечном итоге оказалась включенной в состав Луны, и внутри Земли остались лишь следы. Но это не обязательно так.
Итак, уже несколько лет исследователи исследуют возможность того, что большое количество Тейи застряло внутри Земли, где оно и остается по сей день, беспокоя ученых.
Они провели серию компьютерных симуляций воздействия Тейи и наблюдали последствия, которые оказали на их моделируемую Землю. И они обнаружили несколько признаков того, что гигантский удар мог оставить неизгладимые следы в составе Земли.
Первый – это расслоение мантии Земли. В симуляциях материал Земли и Тейи смешивался в верхней мантии в океане жидкой магмы, в то время как нижняя мантия оставалась более твердой и состояла преимущественно из силикатного земного материала. Это расслоение, основанное на сейсмических данных, возможно, существует и сегодня.
Во-вторых, это LLVP. Команда обнаружила, что куски тейского материала диаметром всего несколько десятков километров могли опуститься до границы ядра и мантии. Там они накапливаются, превращаясь в LLVP.
Исследователи обнаружили, что примерно от 2 до 3 процентов массы Земли могло произойти из Тейи. Ожидается, что материал LLVP будет на 2–3,5 процента плотнее мантии Земли и богаче железом.
Это хорошая новость, потому что это означает, что есть способ проверить это.
«В большинстве симуляций удара, образующего Луну, большая часть лунного материала поступает из ударника, поэтому мы ожидаем, что будущие миссии смогут получить породы лунной мантии и сравнить их с каплями мантии, чтобы увидеть, имеют ли они одинаковые химические характеристики», — говорит ведущий автор исследования геофизик Цянь Юань из Калифорнийского технологического института.
Если это так, то это дает нам новый набор инструментов для понимания истории и формирования нашей планеты, а также истории и формирования Солнечной системы.
И, в свою очередь, это могло бы помочь нам понять другие миры и шансы на обитаемость в более широкой галактике.
Мы не нашли в Млечном Пути экзопланет, точно подобных Земле. Гигантский удар может быть одной из причин того, что Земля такая, какая она есть.
«Древнее столкновение, образующее Луну, могло иметь долгосрочный эффект на всю эволюцию Земли», — говорит Юань, — «так что это может быть одним из фундаментальных факторов, почему Земля геологически отличается от других скалистых планет».
