大约45亿年前,新生的地球与一颗名为忒伊亚的原行星相撞,忒伊亚的大小与火星差不多。根据最广为接受的理论,撞击产生的碎片飞入地球轨道,逐渐形成月球。
根据周三发表在《自然》(Nature)杂志上的一篇新论文,研究人员表示,这次撞击的残留物存在于我们星球的深处。几十年来,地球下地幔中两块大陆大小的物质一直困扰着科学家,但新的计算机模型表明,它们可能是忒伊亚地幔遗留下来的。
西南研究所的行星科学家罗宾·卡纳普(Robin Canup)对《自然新闻》的阿尼尔·奥扎(Anil Oza)说,这些团块起源于月球形成碰撞的理论并不新鲜。他没有参与这项研究。“但在我看来,这篇论文是第一次真正认真对待这个概念,”她告诉该出版物。
根据亚利桑那州立大学(ASU)的一份声明,科学家们在20世纪80年代首次发现了这些巨大的物质团块——一个在非洲下面,一个在太平洋下面。通过测量穿过地球的地震波,研究人员可以深入了解地下的情况。
这项新研究的合著者、亚利桑那州立大学的地球物理学家爱德华·加内罗(Edward Garnero)告诉Inverse的Doris Elín Urrutia:“与超声波或核磁共振仪类似,我们研究地震波穿过结构或被反射后的记录,以识别异常。”“通过这种方式,计算内部的‘图片’,就像x射线图像一样。”
当地震波穿过这两个密集的构造时,它们移动得更慢,这表明这些点与周围地幔的组成不同。据《科学新闻》的Sid Perkins报道,此前,研究人员认为它们是沉没的构造板块的残留物。
在这项新研究中,研究人员测试了这些肿块是否来自忒伊亚。来自阿波罗任务的证据支持月球形成的碰撞理论:岩石样本表明,月球最初是熔融的,被岩浆海洋覆盖了至少数千万年,这表明它是由一次高能撞击形成的。
“这次形成月球的巨大撞击可能是地球与我们发现的任何其他岩石行星如此不同的最重要因素之一,”该研究的合著者、加州理工学院的地球物理学家钱媛告诉《新科学家》杂志的利亚·克兰。“这次撞击改变了大气,改变了地壳,改变了地幔,改变了地核,所以它真的可能是地球历史上最重要的事件。”
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研究人员使用计算机模型来模拟这次重大碰撞。据《自然新闻》报道,模拟表明,高能撞击会融化地球地幔的上部,使忒伊亚的密集残留物被拉过熔融的顶层,并在更坚固的底部定居。在数十亿年的时间里,地幔的对流将忒伊亚的一些碎片聚集在地核表面的两个神秘的块状物中。根据这篇论文,来自忒伊亚地幔的其他物质可能混合到了地球的地幔中。
尽管如此,一些研究人员仍然不相信任何锡安板块可以与地球的地幔分开。
“在我们的模拟中,忒伊亚的地幔和地球的地幔往往混合得很好,”罗切斯特大学的行星科学家中岛美树告诉《国家地理》杂志的利兹·克鲁西。中岛美树没有参与这项研究,但他研究了岩石行星层的演变。
伦敦大学学院的地球动力学家马克西姆·鲍尔默(Maxim Ballmer)告诉《自然新闻》,这个新模型“肯定需要测试”,他没有参与这项研究。“但我确实认为这是一个值得追求的想法。”