Учёные объяснили древнюю аномалию в недрах Земли
Международный коллектив исследователей в 2023 году обнаружил в глубинах планеты крупную неоднородность. По данным Phys.org, её появление связано с катастрофическим столкновением примерно 4,5 миллиарда лет назад — тем самым, что привело к рождению Луны. Об этом сообщает Московский Комсомолец.
Согласно распространённой гипотезе, на поздней стадии роста Земли первичная Гея столкнулась с протопланетой Теей, сопоставимой по размерам с Марсом. Из выброшенного при ударе материала, как считалось, и сложилась Луна. Расчёты говорили: спутник получил преимущественно тейское вещество, а Гея из-за большей массы смешалась с ним лишь отчасти. У независимых тел с разным составом должны были получиться отличающиеся по составу Земля и Луна — однако точные изотопные замеры показали удивительное сходство.
Моделирование выявило иную картину. После удара мантия молодой планеты расслоилась: верхний её слой превратился в океан магмы, где материалы Геи и Теи перемешались тщательно, а нижняя мантия в значительной степени осталась твёрдой и сберегла состав Геи. Прежде учёные смотрели в основном на диск обломков — будущую Луну — и недооценивали, как столкновение повлияло на саму Землю. Выводы противоречат представлению о том, что удар гомогенизировал планету: вернее, он создал неоднородность мантии и стал точкой отсчёта геологической эволюции.
Пример такой неоднородности — две области LLVP, Большие области низких скоростей. Они простираются на тысячи километров у основания мантии: одна расположена под Африканской плитой, вторая — под Тихоокеанской. Сейсмические волны внутри них резко замедляются. Зоны влияют на эволюцию мантии, на объединение и распад суперконтинентов, на структуру плит, но их происхождение оставалось неясным.
Доктор Юань Цянь из Калифорнийского технологического института вместе с коллегами предположил: LLVP возникли из небольшой порции тейского вещества, попавшего в нижнюю мантию Геи. Более точное моделирование показало, что материал мантии Теи составил около 2% массы Земли. Богатое железом вещество, похожее на лунные породы, плотнее окружающего. Оно быстро опустилось ко дну мантии и за долгую конвекцию сформировало две LLVP, сохранявшиеся 4,5 миллиарда лет.
Глубинная неоднородность означает, что недра не представляют собой единой системы. Небольшие участки способны подниматься к поверхности мантийными плюмами — восходящими тепловыми потоками; вероятно, именно они создали Гавайи и Исландию. Авторы заключают: точный анализ более широкого набора образцов вместе с улучшенными моделями удара и эволюции Земли позволит судить о составе и орбитальной динамике Геи и Теи, а значит, ограничить всю историю формирования внутренней Солнечной системы.
