Глибоко всередині Землі лежать залишки стародавньої планети, припускають дослідники

Виявлені два величезні згустки глибоко в Землі можуть бути залишками планети, яка колись зіткнулася із Землею та її інші залишки утворили Місяць.

Про це розповідається в пресрелізі Каліфорнійського технологічного інституту, передають OstanniPodii.com.

У 1980-х роках геофізики зробили разюче відкриття: глибоко поблизу центру Землі було виявлено дві континентальні плями незвичного матеріалу -- одну під Африканським континентом, іншу -- під Тихим океаном. Кожна з них удвічі більша за Місяць і, ймовірно, складається з елементів, що відрізняються за пропорціями від мантії, що її оточує.

Звідки ж взялися ці дивні згустки, відомі як "великі низькошвидкісні області" (LLVP)? Нове дослідження, проведене під керівництвом учених Калтеху, дає змогу припустити, що вони є рештками стародавньої планети, яка зіштовхнулася із Землею мільярди років тому внаслідок того самого гігантського удару, що призвів до утворення нашого Місяця.

Дослідження, опубліковане 1 листопада в журналі Nature, також пропонує відповідь на іншу загадку планетології. Дослідники давно висунули гіпотезу про те, що Місяць утворився внаслідок гігантського зіткнення Землі з меншою планетою, що отримала назву Тея, проте жодних слідів Теї не було виявлено ні в поясі астероїдів, ні в метеоритах. Нове дослідження дає змогу припустити, що більша частина Теї була поглинута молодою Землею, утворивши LLVP, а уламки, що залишилися після зіткнення, перетворилися на Місяць.

Вчені вперше виявили LLVP, вимірюючи сейсмічні хвилі, що проходять через Землю. Сейсмічні хвилі проходять з різною швидкістю через різні матеріали, і в 1980-х роках з′явилися перші натяки на великомасштабні тривимірні варіації в глибинах структури Землі. У глибинах мантії в картині сейсмічних хвиль домінують сигнатури двох великих структур поблизу ядра Землі, які, на думку дослідників, мають незвично високий вміст заліза. Високий вміст заліза означає, що ці області щільніші, ніж їхнє оточення, що призводить до уповільнення сейсмічних хвиль, які проходять через них, і дає їм назву "великі низькошвидкісні області".

Перший автор опублікованого недавно дослідження Цянь Юань, геофізик за освітою, у 2019 році був присутній на семінарі з формування планет, який проводив Михайло Золотов, професор Аризонського державного університету. Золотов представив гіпотезу гігантського зіткнення, а Цянь зазначив, що Місяць відносно багатий на залізо. Золотов додав, що слідів імпактора, який мав зіткнутися із Землею, не виявлено.

"Одразу після того, як Михайло сказав, що ніхто не знає, де зараз перебуває імпактор, у мене настав "момент еврики", і я зрозумів, що багатий на залізо імпактор міг перетворитися на мантійні згустки", - каже Юань.

Юань працював з міждисциплінарними колегами над моделюванням різних сценаріїв хімічного складу Теї та її зіткнення із Землею. Моделювання підтвердило, що фізика зіткнення могла призвести до утворення як LLVP, так і Місяця. Частина мантії Теї могла включитися до складу Землі, де вона зрештою злиплася та кристалізувалася, утворивши дві окремі плями, які сьогодні можна виявити на межі ядра й мантії Землі; інші уламки, що утворилися в результаті зіткнення, змішалися та сформували Місяць.

Чому під час такого сильного удару матеріал Теї злипся у два окремі згустки, а не змішався з рештою частини планети, що тоді формувалася? Моделювання, проведене дослідниками, показало, що більша частина енергії, отриманої під час удару Теї, залишилася у верхній половині мантії, внаслідок чого нижня мантія Землі виявилася холоднішою, ніж припускали більш ранні моделі удару з низькою роздільною здатністю. Оскільки нижня мантія не була повністю розплавлена в результаті удару, згустки багатого залізом матеріалу з Теї залишилися практично неушкодженими, просіявши вниз до основи мантії, подібно до кольорових мас парафіну у вимкненій лавовій лампі. Якби нижня мантія була гарячішою (тобто отримала б більше енергії від удару), вона б ретельніше перемішалася з багатим на залізо матеріалом, подібно перемішуванню кольорів у банці з фарбами.

Дослідники вважають, що наступним кроком має стати вивчення того, як рання присутність різнорідного матеріалу Теї в глибині Землі могла вплинути на внутрішні процеси нашої планети, такі як тектоніка плит.

"Логічним наслідком ідеї про те, що LLVP є залишками Теї, є те, що вони є дуже давніми", - каже співавтор роботи Пол Асімоу. "Тому має сенс вивчити, які наслідки вони мали для ранньої еволюції Землі, наприклад, початок субдукції до того, як умови стали придатними для тектоніки плит сучасного типу, формування перших континентів і походження найдавніших зі збережених земних мінералів".

Опублікована робота називається "Місяцеутворювальний імпактор як джерело аномалій базальної мантії Землі".