Ученые датировали зарождение Солнечной системы примерно 4,57 миллиарда лет назад. Примерно 60 миллионов лет спустя в результате «гигантского столкновения» между молодой Землей и телом размером с Марс, называемым Тейя, образовалась Луна.

Теперь новые исследования показывают, что останки большого объекта, который столкнулся с молодой Землей и образовал Луну, все еще можно идентифицировать глубоко внутри планеты как два больших куска. Эти глыбы составляют около 8% объема мантии Земли, которая представляет собой каменистую зону между железным ядром Земли и ее корой.

Новое исследование, проведенное Цянь Юанем из Университета штата Аризона и Калифорнийского технологического института, утверждает, что тепла, выделяемого в результате этого столкновения, было недостаточно, чтобы расплавить всю мантию Земли, поэтому самая внутренняя мантия осталась твердой.

Следовательно, говорят исследователи, расплавленная мантия Тейи не полностью смешалась с мантией Земли. Это сделало бы остатки Тейи неотличимыми от мантии Земли в целом. Вместо этого большая часть мантии Тейи превратилась в два куска размером с континент, которые теперь расположены на вершине границы ядра и мантии Земли.

Крупные провинции с низкой скоростью движения

Юань утверждает, что эти комки соответствуют и могут объяснить существование двух крупных провинций с низкой скоростью движения (LLVP), которые были открыты десятилетия назад: одна под Тихим океаном, а другая под Африкой и восточной Атлантикой.

Это открытие произошло благодаря наблюдению того, что вибрации, исходящие от землетрясений, известные как сейсмические волны, распространяются через эти регионы немного медленнее, чем через «обычную» нижнюю мантию.

Предыдущие объяснения LLVP включали в себя то, что каждый из них представляет собой глубокое скопление субдуцированных океанических плит (где тектоника плит утащила дно океана под континент). Или что это место, где аномально горячая нижняя мантия начинает подниматься в виде «суперплюма» (огромных струй частично расплавленной породы).

Однако ни одна из этих моделей не может объяснить своеобразное обогащение летучими элементами, такими как гелий и ксенон, в лаве, извергающейся на океанических островах над LLVP. Юань утверждает, что это «отпечатки пальцев» роста Тейи в газе и пыли, окружавших молодое Солнце до его столкновения с Землей.

Плавить или не плавить всю мантию?

Компьютерные модели, проведенные командой Юаня, предполагают, что гигантский удар, образовавший Луну, не дал бы достаточно энергии, чтобы расплавить всю мантию Земли. Вместо этого расплавленные остатки мантии Тейи, которая была немного богаче железом (что делало ее более плотной, чем мантия Земли), оказались у подножия временного океана магмы, созданного в результате столкновения.

Позже, после того как океан магмы затвердел, материал Тейи был втянут в нижнюю часть мантии Земли конвекционными потоками, которые текут со скоростью несколько сантиметров в год даже внутри твердой мантии.

Возможно, этим конвекционным потокам потребовались миллиарды лет, чтобы собрать материал Тейи в LLVP, которые мы видим сегодня. Даже если это правда, их не следует рассматривать как огромные куски мантии Тейи, уцелевшие после удара. Скорее, они состоят из первоначально рассеянного мантийного материала Тейи, который был собран снова.

Это правда?

Большинству учёных придётся долго убеждать эту теорию. Юань предсказывает, что, если его гипотеза верна, образцы мантии Луны, собранные будущими миссиями, будут соответствовать геохимическим отпечаткам пальцев, обнаруженным в вулканических породах LLVP. Я думаю, что это доказательство придет еще долго.

Я также отмечу, что моделирование Юаня, похоже, ничего не говорит о судьбе ядра Тейи. Ученые обычно предполагают, что ядро ​​Тейи слилось с ядром Земли через несколько часов после столкновения.

Неясно, как это могло произойти, если бы нижняя часть мантии Земли оставалась твердой. С другой стороны, удар Тейи произошел так скоро после формирования самой Земли (вероятно, в результате серии отдельных столкновений), что после этих событий недра Земли все еще могли быть горячими и расплавленными.

Стоит задуматься о последствиях модели Юаня. Во-первых, могло ли медленное накопление мантийного материала Тейи в LLVP какое-либо влияние на структуру тектоники плит высоко над ними? Возможно, сегодня у нас не было бы Атлантического океана, если бы Тейя не врезалась в протоземлю четыре с половиной миллиарда лет назад.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.