Международная группа исследователей пришла к выводу, что в мантии нашей планеты содержится чужеродная масса. Скорее всего, она является остатком столкновения, которое произошло около 4,5 миллиарда лет назад. Тогда в Землю врезалось космическое тело, что привело к образованию Луны.
Остатки «непрошеного гостя»
У учёных нет единой гипотезы происхождения Луны. Преобладает версия, что молодая Земля столкнулась с другим объектом (его иногда называют Тейя), что привело к выбросу огромной массы вещества. Собравшись на околоземной орбите, оно постепенно сгруппировалось в одно крупное тело — так появилась Луна.
Анализируя изотопный состав Земли и её спутника, учёные видят, что они действительно очень близки. Проводившиеся ранее численные моделирования показывали, что Луна должна была унаследовать вещество в первую очередь от Тейи. А вот в молодой Земле остатков «непрошеного гостя» должно было быть мало.
Исследователи из Академии наук Китая предложили новый вычислительный метод, точно моделирующий турбулентность и смешение веществ после эпохального столкновения. Они обнаружили, что после удара на молодой Земле случилось наслоение мантии. Верхняя мантия представляла собой океан магмы — он возник в результате тщательного смешивания земного вещества с материалом Тейи. В то же время нижняя мантия оставалась по большей части твёрдой, сохранив в себе первоначальное вещество Земли.
Затем китайские учёные подключили швейцарских коллег. Проанализировав данные моделирования, вместе они пришли к выводу, что породы с Тейи должны были внедриться в нижнюю часть мантии нашей планеты. И, стало быть, результаты этого внедрения могли сохраниться и по сей день. Но где же они?
Удар, повлиявший на эволюцию планеты
Исследователи обратились к данным сейсмических наблюдений. На Земле в нижних слоях мантии есть две крупные области, которые значительно снижают скорость проходящих через них сейсмических волн. Они находятся под Африканской и Тихоокеанской тектоническими плитами и простираются на тысячи километров.
Учёные давно знали, что эти внутренние аномалии по составу отличаются от окружающей мантии. Предыдущие исследования показывали, что они имеют более сложную и разнородную структуру, чем современная литосфера. Их состав более плотный, чем у окружающих пород. Но учёным не было понятно, что именно вызвало появление этих различий и как они формировались.
Проведённое компьютерное моделирование, результаты которого опубликованы в журнале Nature, показало, что эти аномальные области — проникший на большую глубину материал Тейи, 4,5 миллиарда лет назад столкнувшейся с Землёй.
«Предыдущие исследования упускали из виду влияние гигантского столкновения на раннюю Землю. Есть традиционное представление, что оно привело к формированию однородной мантии. Наше открытие оспаривает эту теорию, — говорит профессор Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук и руководитель исследования Дэн Хунпинь. — Оказалось, что всё обстоит ровно наоборот: сформировавший Луну сильный удар стал источником разнородности мантии Земли. На протяжении миллиардов лет он влиял на геологическую эволюцию нашей планеты».
Теперь учёные хотят сравнить образцы горных пород из мантии с образцами лунного грунта. Это может подтвердить их гипотезу, объясняющую существование аномальных зон в недрах Земли.
