През 80-те години на миналия век геофизиците правят изумително откритие: две петна от необичаен материал с размерите на континент са открити дълбоко близо до центъра на Земята – едно под африканския континент и едно под Тихия океан. Всяко петно е два пъти по-голямо от Луната и вероятно се състои от различни пропорции на елементи от мантията около него.
ОЩЕ: Земята не трябваше да съществува. И все пак това не се е случило
Откъде са дошли тези странни петна – официално известни като големи провинции с ниска скорост (LLVP)? Ново изследване под ръководството на изследователи от „Калтех“ предполага, че това са останки от древна планета, която яростно се е сблъскала със Земята преди милиарди години при същия гигантски удар, който е създал нашата Луна.
Изследването, публикувано в списание Nature в края на миналата година, също така предлага отговор на друга мистерия на планетарната наука. Изследователите отдавна предполагат, че Луната е създадена в резултат на гигантски удар между Земята и по-малка планета, наречена Тея, но следа от Тея никога не е била открита в Астероидния пояс или в метеорити. Новото изследване предполага, че по-голямата част от Тея е била погълната от младата Земя, образувайки LLVP, докато остатъчните отломки от удара са се слели в Луната.
Учените за първи път са открили LLVP чрез измерване на сеизмичните вълни, преминаващи през Земята. Сеизмичните вълни се движат с различна скорост през различни материали и през 80-те години на миналия век се появили първите намеци за широкомащабни триизмерни вариации дълбоко в структурата на Земята. В най-дълбоката мантия моделът на сеизмичните вълни е доминиран от признаците на две големи структури близо до ядрото на Земята, за които изследователите смятат, че притежават необичайно високо ниво на желязо. Това високо съдържание на желязо означава, че регионите са по-плътни от заобикалящата ги среда, което води до забавяне на преминаващите през тях сеизмични вълни и това води до името „големи провинции с ниска скорост“.
ОЩЕ: Открит е неизвестен досега слой от земната мантия
Ръководителят на изследването д-р Кюиан Юан, геофизик по образование, през 2019 г. присъствал на семинар за формирането на планетата, проведен от Михаил Золотов, професор в Държавния университет на Аризона. Золотов представил хипотезата за гигантски удар, докато Юан отбелязал, че Луната е сравнително богата на желязо. Золотов добавил, че не са открити следи от удара.
„Веднага след като Михаил каза, че никой не знае къде е импакторът в момента, имах „момент на еврика“ и осъзнах, че богатият на желязо удрящ елемент може да се е трансформирал в мантийни петна“, казва Юан.
Юан работил с мултидисциплинарни сътрудници, за да моделира различни сценарии за химическия състав на Тея и нейното въздействие върху Земята. Симулациите потвърдили, че физиката на сблъсъка би могла да доведе до образуването както на LLVP, така и на Луната. Част от мантията на Тея може да се е включила в тази на Земята, където в крайна сметка се е събрала и кристализирала, за да образува две отделни петна, откриваеми днес на границата между ядрото и мантията на Земята; други отломки от сблъсъка са се смесили, за да образуват Луната.
Като се има предвид такова силно въздействие, защо материалът на Тея се е събрал в двете отделни петна, вместо да се смеси с останалата част от формиращата се планета? Симулациите на изследователите показали, че голяма част от енергията, доставена от удара на Тея, остава в горната половина на мантията, докато долната мантия на Земята е по-хладна, отколкото е изчислявано от по-ранни модели на въздействие с по-ниска разделителна способност.
Тъй като долната мантия не се разтопила напълно от удара, петната от богат на желязо материал от Тея останали до голяма степен непокътнати, докато потъвали надолу към основата на мантията – също като цветния восък в лава лампа. Ако долната мантия беше по-гореща (т.е. ако беше получила повече енергия от удара), тя щеше да се смеси по-добре с богатия на желязо материал, като цветовете в разбъркана саксия с бои.
Следващите стъпки са да се проучи как ранното присъствие на разнороден материал на Тея дълбоко в земята може да е повлияло на вътрешните процеси на нашата планета, като тектониката на плочите.
ОЩЕ: Преди милиарди години Луната си откраднала нещичко от Земята
„Логично следствие от идеята, че LLVP са останки от Тея, е, че те са много древни – казва Пол Азимоу от „Калтех“. – Следователно има смисъл да проучим какви последствия са имали те за най-ранната еволюция на Земята, като например началото на субдукция, преди условията да са били подходящи за тектоника на плочите, формирането на първите континенти и произхода на най-старите оцелели земни минерали.“
