Международная команда исследователей смоделировала древнее столкновение первичной Земли и протопланеты Теи, в результате которого появилась Луна. Оказалось, что в мантию Земли попали вещества с Теи. Это объясняет аномалии под тектоническими плитами и неоднородный состав мантии. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Одна из теорий появления Луны предполагает, что 4,5 миллиарда лет назад произошло столкновение между прото-Землей и протопланетой Теей. Считается, что Луна образовалась из обломков планет. Моделирования показывали, что в основном Луна унаследовала тейский материал, и на Землю его попало совсем немного. Раз Земля и Тея были независимыми объектами и состояли из разных материалов, то Земля и Луна тоже должны иметь неодинаковый состав. Однако измерения показывают, что они похожи — а это противоречит общепринятой теории образования Луны.
Ученые решили выяснить, почему Земля и Луна так схожи друг с другом. Они провели несколько симуляций древнего столкновения и смоделировали смешение материалов двух космических тел. Анализ показал, что после удара ранняя Земля подверглась разделению мантии: ее верхняя и нижняя части имели разный состав и состояние. Верхняя была океаном магмы, в котором смешались материалы прото-Земли и Теи. Нижняя же состояла преимущественно из собственно земных веществ. Это расслоение мантии, считают ученые, сохранилось до наших дней. Во всей нижней мантии Земли все еще преобладает материал, образовавшийся до столкновения с Теей.
Доказать это могут две аномальные крупные области с низкой скоростью сдвига (LLVPS). Они простираются на тысячи километров у основания мантии и расположены под Африкой и Тихим океаном. Когда сейсмические волны проходят через эти области, то их скорость значительно снижается. LLVPS играет большую роль в эволюции мантии, разделении континентов и тектонических плит Земли, однако до сих пор ученые не могли объяснить их происхождение.
Скорее всего, эти области появились из небольшого количества материала Теи, который попал в нижнюю мантию Земли. Исследователи провели несколько симуляций и подтвердили, что часть мантии Теи, составляющая примерно 2% от массы Земли, проникла в нижнюю мантию планеты.
Материал тейской мантии похож на лунные породы. Он более плотный и богатый железом, чем материал Земли. Поэтому вещества с Теи быстро опустились на дно мантии Земли и сформировали аномальные области, которые остаются стабильными на протяжении 4,5 миллиарда лет.
«Благодаря точному анализу образцов горных пород в сочетании с более совершенными моделями гигантских столкновений и моделями эволюции Земли мы можем сделать вывод о материальном составе и орбитальной динамике прото-Земли и Теи», — подытожил Юань Цянь, соавтор исследования из Калифорнийского технологического института.
Автор: Ксения Земскова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
