В 1980-х годах геофизики сделали поразительное открытие: глубоко вблизи центра Земли были обнаружены два континентальных пятна необычного материала — одно под Африканским континентом, другое — под Тихим океаном. Каждый из них в два раза больше Луны и, вероятно, состоит из элементов, отличающихся по пропорциям от окружающей его мантии. Откуда же взялись эти странные сгустки, известные как крупные области с низкой скоростью сдвига (large low-velocity provinces — LLVP)? Новое исследование, проведенное под руководством ученых Калифорнийского технологического института, позволяет предположить, что они являются остатками древней планеты, которая столкнулась с Землей миллиарды лет назад в результате того же гигантского удара, который привел к образованию нашей Луны. Исследование, опубликованное 1 ноября в журнале Nature, также предлагает ответ на другую загадку планетологии. Исследователи давно выдвинули гипотезу о том, что Луна образовалась в результате гигантского столкновения Земли с меньшей планетой, получившей название Тея, однако никаких следов Теи не было обнаружено ни в поясе астероидов, ни в метеоритах. Новое исследование позволяет предположить, что большая часть Тейи была поглощена молодой Землей, образовав LLVP, а оставшиеся после столкновения обломки превратились в Луну. Исследование проводилось под руководством Цянь Юань, научного сотрудника O.K. Earl Postdoctoral Scholar Research Associate в лабораториях Пола Асимоу (MS '93, PhD '97), профессора геологии и геохимии Элеоноры и Джона Р. Макмиллана, и Майкла Гурниса, профессора геофизики Джона Е. и Хейзел С. Смитс, руководителя кафедры Кларенса Р. Аллена, директора Сейсмологической лаборатории Калтеха и директора Академии Шмидта по разработке программного обеспечения Калтеха. Ученые впервые обнаружили LLVP, измеряя сейсмические волны, проходящие через Землю. Сейсмические волны проходят с разной скоростью через различные материалы, и в 1980-х годах появились первые намеки на крупномасштабные трехмерные вариации в глубинах структуры Земли. В глубинах мантии в картине сейсмических волн доминируют сигнатуры двух крупных структур вблизи ядра Земли, которые, по мнению исследователей, обладают необычно высоким содержанием железа. Высокое содержание железа означает, что эти области более плотные, чем их окружение, что приводит к замедлению сейсмических волн, проходящих через них, и дает им название «крупные низкоскоростные провинции». В 2019 году Юань, геофизик по образованию, присутствовал на семинаре по формированию планет, который проводил Михаил Золотов, профессор Аризонского государственного университета. Золотов представил гипотезу гигантского столкновения, а Цянь отметил, что Луна относительно богата железом. Золотов добавил, что следов импактора, который должен был столкнуться с Землей, не обнаружено.
Юань работал с междисциплинарными коллегами над моделированием различных сценариев химического состава Тейи и ее столкновения с Землей. Моделирование подтвердило, что физика столкновения могла привести к образованию как LLVP, так и Луны. Часть мантии Тейи могла войти в состав мантии Земли, где она в конечном итоге слиплась и кристаллизовалась, образовав два отдельных пятна, которые сегодня можно наблюдать на границе ядра и мантии Земли; другие обломки, образовавшиеся в результате столкновения, смешались и сформировали Луну. Почему при таком сильном ударе материал Тейи слипся в два отдельных сгустка, а не смешался с остальной частью формирующейся планеты? Моделирование, проведенное исследователями, показало, что большая часть энергии, полученной при ударе Тейи, осталась в верхней половине мантии, в результате чего нижняя мантия Земли оказалась холоднее, чем предполагалось в более ранних моделях удара с низким разрешением. Поскольку нижняя мантия не была полностью расплавлена в результате удара, сгустки богатого железом материала из Тейи остались практически неповрежденными, просеявшись вниз к основанию мантии, подобно цветным массам парафина в выключенной лавовой лампе. Если бы нижняя мантия была более горячей (т.е. получила бы больше энергии от удара), она бы более тщательно перемешалась с богатым железом материалом, подобно краскам в перемешиваемом горшке с красками. Следующим шагом должно стать изучение того, как раннее присутствие разнородного материала Тейи в глубине Земли могло повлиять на внутренние процессы нашей планеты, такие как тектоника плит.
01.11.2023 |
Космос
Nature Astronomy: Открыта планета с плотностью сахарной ваты | |
Международная команда под руководством ис... |
Nature: Исследование объяснит, почему на Венере нет воды | |
Ученые-планетологи из Университета Колора... |
EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи | |
Магнитное поле Земли защищает нашу планету от&... |
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе | |
Тайны Вселенной не перестают привлекать л... |
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой | |
Ученые наконец-то смогли доказать, что из... |
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль | |
Новая компьютерная модель настолько хорошо ими... |
Освоение космоса: остановить нельзя развивать | |
За последнее десятилетие человечество стало св... |
ALMA обнаружил тень квазара, который застал Вселенную моложе миллиарда лет | |
Теоретические предсказания подтвердились благо... |
В инфракрасном диапазоне нашли 18 черных дыр, высасывающих жизнь из звезд | |
Черные дыры, разрушающие звезды, есть повсюду ... |
Планета размером с Землю обнаружена на «заднем дворе» нашего Солнца | |
Группа астрономов обнаружила планету, которая ... |
Тесты на звездное отцовство позволяют установить истоки звезд в Млечном Пути | |
В хаотичной среде открытых звездных скоплений ... |
MNRAS: Раскрыты секреты "горячего Сатурна" и его пятнистой звезды | |
Группа астрономов под руководством ученых... |
Science Advances: Открыт загадочный компонент кислотных облаков Венеры | |
Из чего состоят облака Венеры? Ученые знают, ч... |
GRL: Волшебные острова Титана — вероятно, сотообразные углеводородные айсберги | |
Волшебные острова Титана, скорее всего, предст... |
MNRAS: Нептун и Уран действительно похожи | |
Нептун известен как насыщенный голубой, а... |
Science: Органика в астероидах образовалась в более холодных областях космоса | |
Анализ органических соединений — та... |
Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена | |
Впервые люди потревожили лунную пыль 13 сентяб... |
PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна? | |
По мере развития астрофизических технологий и&... |
AstroJ: Карликовые галактики используют 10 млн лет затишья для рождения звезд | |
Если посмотреть на массивные галактики, и... |
Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса | |
Исследователи Военно-морской исследовательской... |
NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути | |
На последнем снимке космического телескопа НАС... |
В атмосфере экзопланеты найдены водяной пар, сернистый газ и песчаные облака | |
Группа европейских астрономов под руковод... |
The Astrophysical Journal: Найдены ответы на вопросы о джетах из черных дыр | |
Все знают о черных дырах одно: в них... |
Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее | |
Иммиграция на Марс и жизнь на н... |
На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов | |
Международная группа ученых под руководст... |
The Astrophysical Journal: Богатые газом галактики зажгли раннюю Вселенную | |
Новые изображения, полученные с помощью к... |
Nature: Глубоко в недрах Земли, возможно, покоятся останки древней планеты | |
В 1980-х годах геофизики сделали поразительное... |
Ракета НАСА увидит раскаленный край звездообразующей сверхновой | |
Новая зондирующая ракета отправится в кос... |
Необычайно долгий гамма-всплеск открывает путь к новому пониманию Вселенной | |
Ученые наблюдали образование редких химических... |
Nature: Разгадана тайна марсианской оболочки | |
В течение четырех лет посадочный аппарат ... |