В мантии Земли открыли массивный след от столкновения, породившего Луну

Массивная аномалия глубоко внутри Земли может быть остатком столкновения, в результате которого образовалась Луна. Исследование опубликовано в Nature, сообщает Китайская академия наук.

Основная теория формирования Луны предполагает, что примерно 4,5 миллиарда лет назад произошло столкновение молодой Земли и Тейи, протопланеты размером с Марс. Считается, что Луна образовалась из оставшихся обломков. Моделирование показало, что Луна, вероятно, унаследовала материал в основном от Тейи, в то время как Земля, из-за своей большей массы, была лишь слегка загрязнена ее материалом. Но позже высокоточные изотопные измерения показали, что составы Земли и Луны удивительно похожи, это поставило под сомнение традиционную теорию.

Профессор Дэн Хунпин из Шанхайской астрономической обсерватории создал новый метод моделирования столкновения, основанный на методах вычислительной гидродинамики. Он обнаружил, что на ранней Земле после удара наблюдалось расслоение мантии. Верхняя мантия представляла собой океан магмы, созданный в результате смешивания материала Земли и Тейи, а нижняя оставалась в значительной степени твердой.

Проще говоря, материал Тейи просто «обволок» нашу планету по всей поверхности.

Это разделение, возможно, сохранилась до наших дней, что соответствует сейсмическим данным о средней мантии. А вот в нижней мантии все еще может преобладать первоначальное вещество, из которого Земля формировалась изначально. Именно это может объяснить, почему нижняя мантия имеет другой элементный состав, включая более высокое содержание кремния.

Еще одним примером неоднородности мантии Земли являются две области, называемые Большими областями низких скоростей, которые простираются на тысячи километров у основания мантии. Одна расположена под Африканской тектонической плитой, а другая — под Тихоокеанской. Когда сейсмоволны проходят через них, их скорость значительно замедляется. Области повлияли на эволюцию мантии, разделение и соединение суперконтинентов, структуру тектонических плит Земли. Однако их происхождение оставалось загадкой.

Новое моделирование показало, что это остатки материала Тейи, которые вошли в нижнюю мантию. Они оказались очень объемными — примерно 2% массы Земли. Эта мантия Тейи похожа на лунные породы, обогащена железом, что сделало ее более плотной, чем окружавший материал Земли. В результате она быстро опустилась и сформировала две заметные Области низких скоростей.

Небольшое количество ее могло быть вынесено на поверхность и, вероятно, образовало Гавайи и Исландию. Например, геохимики, изучающие изотопные соотношения редких газов в исландском базальте, обнаружили отличия от типичных поверхностных материалов нашей планеты. Возможно, именно такой была Земля до столкновения.