Международная группа исследователей нашла глубоко в недрах Земли массивную аномалию. Она могла возникнуть в результате столкновения планеты с другим небесным телом. По данным Phys.org, это произошло около 4,5 миллиарда лет назад и повлекло за собой образование Луны.
Теория формирования Луны
Формирование Луны было загадкой для нескольких поколений ученых. Преобладающая теория предполагает, что на поздних стадиях роста Земли произошло массивное столкновение, известное как «гигантский удар», между первичной Землей (Гея) и протопланетой размером с Марс, известной как Тея. Считается, что Луна образовалась из обломков, образовавшихся в результате этого столкновения.
Расчеты ученых показали, что Луна в основном унаследовала материал от Теи, в то время как Гея из-за своей гораздо большей массы была лишь «слегка загрязнена» тейским материалом.
Поскольку Гея и Тея были относительно независимыми образованиями и состояли из разных материалов, теория предполагала, что Луна и Земля должны иметь разные составы. Однако высокоточные изотопные измерения показали, что составы Земли и Луны удивительно похожи, что ставит под сомнение традиционную теорию формирования Луны.
Что обнаружили ученые
Многочисленные симуляции гигантского удара показали, что на ранней Земле после удара наблюдалось расслоение мантии, причем верхняя и нижняя мантии имели разный состав и состояние. В частности, верхняя мантия представляла собой океан магмы, созданный в результате тщательного смешивания материала Геи и Теи, в то время как нижняя мантия оставалась в значительной степени твердой и сохранила материальный состав Геи.
«Предыдущие исследования уделяли чрезмерное внимание структуре диска обломков (предшественника Луны) и упускали из виду воздействие гигантского столкновения на раннюю Землю. Наши результаты бросают вызов традиционному представлению о том, что гигантский удар привел к гомогенизации ранней Земли. Гигантский удар, образовавший Луну, по-видимому, стал источником неоднородности ранней мантии и отметил отправную точку геологической эволюции Земли», — уточняют специалисты.
Еще одним примером неоднородности мантии Земли являются две аномальные области, называемые Большими областями низких скоростей (LLVP). Они простираются на тысячи километров у основания мантии. Одна такая область расположена под Африканской тектонической плитой, а другая — под Тихоокеанской тектонической плитой. Когда сейсмические волны проходят через эти области, скорость волн значительно снижается.
LLVP имеют серьезные последствия для эволюции мантии, разделения и агрегации суперконтинентов, а также структур тектонических плит Земли. Однако их происхождение остается загадкой.
Доктор Юань Цянь из Калифорнийского технологического института вместе с коллегами предположил, что LLVP могли возникнуть из небольшого количества тейского материала, попавшего в нижнюю мантию Геи. Благодаря углубленному анализу предыдущих моделей гигантского удара и проведению нового более точного моделирования исследовательская группа обнаружила, что значительное количество материала тейской мантии, примерно 2% массы Земли, вошло в нижнюю мантию Геи.
Материал мантии Теи, похожий на лунные породы, обогащен железом, что делает его более плотным, чем окружающий материал Геи. В результате он быстро опустился на дно мантии и в ходе длительной мантийной конвекции сформировал две заметные области LLVP. Эти LLVP оставались стабильными на протяжении 4,5 миллиарда лет геологической эволюции.
Неоднородность глубокой мантии, будь то срединно-мантийные отражатели или LLVP у основания, предполагает, что недра Земли далеки от единой и «скучной» системы. Фактически, небольшое количество глубоко укоренившейся неоднородности может быть вынесено на поверхность мантийными плюмами — цилиндрическими восходящими термальными потоками, вызванными мантийной конвекцией — такими, как те, которые, вероятно, образовали Гавайи и Исландию.
«Благодаря точному анализу более широкого спектра образцов горных пород в сочетании с более точными моделями гигантского удара и моделями эволюции Земли мы можем сделать выводы о материальном составе и орбитальной динамике первичной Земли, Геи и Теи. Это позволяет нам ограничить всю историю формирования внутренней Солнечной системы», — заключают специалисты.
Пляж из стекла и танцующий лес — посмотрите на аномалии Земли, в существование которых не так уж легко поверить: